片状放大器热恢复研究

给出了神光III主放大器单元4×2×3片状放大器的热恢复研究。利用集总热容模型研究了氙灯、隔板玻璃、钕玻璃片的热恢复过程,并利用三维瞬态热传输有限元模型对钕玻璃片的三维空间温度随时间的变化过程作了详细的分析。初步的研究结果表明,通过优化的冷却方案,可以在装置预定的运行周期内将激光工作介质钕玻璃片内的温度梯度和总体平均温度冷却到可以接受的水平。     

组合式片状放大器热恢复模拟研究

 针对组合式片状放大器工作时的热量沉积特性,分析了氙灯箱和片腔的冷却过程,重点研究了激光介质钕玻璃片的热恢复过程。初步的热分析表明,为每支氙灯提供4.7×10^-3m³/s的冷却气量以及为每个片腔提供7.6×10^-3m³/s的冷却气量时能够满足装置4小时一发的运行频率要求。     

组合式片状放大器热恢复模拟研究

针对组合式片状放大器工作时的热量沉积特性,分析了氙灯箱和片腔的冷却过程,重点研究了激光介质钕玻璃片的热恢复过程。初步的热分析表明,为每支氙灯提供4.7×10-3m3/s的冷却气量以及为每个片腔提供7.6×10-3m3/s的冷却气量时能够满足装置4小时一发的运行频率要求。     

钕玻璃片状激光放大器自发辐射放大特性的研究

编制了一套用蒙特卡罗方法计算钕玻璃片状放大器内自发辐射放大(ASE)的模拟计算程序,考虑了光线在两大表面不同入射角对反射率的影响.计算了包边吸收的ASE能量沿周边的分布,以便于对放大器热畸变特性的研究;以及片的横向尺寸对储能密度的影响. 关键词：     

单通激光片状放大器的模拟计算分析

系统介绍了高功率固体激光驱动器中单口径片状放大器(SSA)的模拟和实验研究结果。根据放大器不同层次的设计需求，开发了两级模拟软件，配合实验模拟平台上的研究工作和结构研究，对SSA放大器进行系统设计。     

超高斯光束在片状放大器中传输的特性研究

 根据非线性薛定谔方程,应用分步傅立叶算法,模拟了不同强度的入射超高斯光束在片状放大器中的传输行为。分析了超高斯光束的光束宽度参量、阶数,以及片状放大器中的自由传播空间对光传输的影响。     

超高斯光束在片状放大器中传输的特性研究

根据非线性薛定谔方程,应用分步傅立叶算法,模拟了不同强度的入射超高斯光束在片状放大器中的传输行为。分析了超高斯光束的光束宽度参量、阶数,以及片状放大器中的自由传播空间对光传输的影响。     

超高斯光束在片状放大器中传输的特性研究

根据非线性薛定谔方程 ,应用分步傅立叶算法 ,模拟了不同强度的入射超高斯光束在片状放大器中的传输行为。分析了超高斯光束的光束宽度参量、阶数 ,以及片状放大器中的自由传播空间对光传输的影响。     

神光系列装置激光聚变实验与诊断技术研究进展

文章主要介绍了国内自2000年以来的激光惯性约束聚变（ICF）实验研究以及诊断技术研究的进展,主要内容为神光II激光装置上的实验,也对刚建成不久的神光III原型装置上的实验作简要介绍,此外,文章还介绍了神光II和神光III原型装置上近期发展的诊断技术和设备.文章作者在神光II激光装置上开展了多项的物理实验研究,其中包括黑腔物理、内爆物理、流体动力学不稳定性、辐射不透明度以及辐射驱动冲击波等,并取得了重要的进展.在X射线单能成像、Thomson探针、无高级衍射的单级衍射光栅等新型关键诊断技术与尖端设备研制方面也取得了显著进展.     

水力入口段对流体直接冷却片状激光器热效应的影响

流体直接冷却Nd:YAG片状激光器系统中,流体流经增益介质时存在水力入口段,使用Ansys仿真软件,讨论了不同水力入口段距离对流体热交换系数的影响,并在此基础上,将水力入口段距离进行分类,分析了水力入口段距离对热应力以及光束传输的影响;模拟了不同冷却液的冷却效果;研究了流体处于不同流动状态时,水力入口段距离与流体热交换系数的关系,以及水力入口段距离与增益介质温度分布的关系;得到了这种高功率激光器冷却系统中,最佳水力入口段距离的范围。结果表明：流体流经增益介质时,不同的水力入口段距离只是规律性地移动了流体的热交换系数曲线,因此,避开流体热交换系数曲线中变化较大的区域,即0～2.25 mm范围内的水力入口段距离,可实现介质内更小的温度梯度,同时降低热应力以及波前畸变,从而实现更好的冷却效果。     

COIL压力恢复系统气流主动冷却技术数值模拟

 引射式压力恢复系统是化学激光系统应用中的一个重要组成部分,为了提高引射器引射效率,减小整个系统尺寸,可以采用主动降低光腔出口气流温度的方法。通过数值模拟,开展了用热交换器降低光腔出口气流温度的研究。给出了混合气体的热物理性质、热交换器建模方法及数值模拟条件,比较了不同条件下热交换器性能的差异,发现由于出口气流密度很低,热交换器的总传热系数、压力损失比常规条件下有较大幅度的减小。此时适当增大椭圆管尺寸,采用高翅片换热管,可以有效地提高热交换器的换热能力。     

组合式片状激光放大器钕玻璃片参数的优化设计

运用随时间变化的氙灯辐射光谱模型,建立了组合式钕玻璃片状激光放大器动态增益特性的模拟程序,实现了从氙灯放电到引出激光的全过程动态模拟。研究了钕玻璃片的两个重要参数厚度和掺杂浓度对增益性能的影响。在相同的泵浦强度下,储能通量由片厚度与掺杂浓度的乘积N0D决定,在N0D相同时得到相同的小信号增益。当N0D比较小时,N0D增加1倍时储能通量增加1.25倍,相应的单片放大器增益提高5.5%,对于7片长的放大器链,总的小信号增益将提高45%;当N0D比较大时,储能通量趋于饱和。     

组合式片状激光放大器钕玻璃片参数的优化设计

 运用随时间变化的氙灯辐射光谱模型,建立了组合式钕玻璃片状激光放大器动态增益特性的模拟程序,实现了从氙灯放电到引出激光的全过程动态模拟。研究了钕玻璃片的两个重要参数厚度和掺杂浓度对增益性能的影响。在相同的泵浦强度下,储能通量由片厚度与掺杂浓度的乘积N₀D决定,在N₀D相同时得到相同的小信号增益。当N₀D比较小时,N₀D增加1倍时储能通量增加1.25倍,相应的单片放大器增益提高5.5%,对于7片长的放大器链,总的小信号增益将提高45%;当N₀D比较大时,储能通量趋于饱和。     

薄片激光器喷流冷却技术

为了分析喷流冷却技术对薄片激光器的冷却效果,从湍流换热理论出发,定义了评定喷流冷却换热能力和冷却均匀性的两个参数：面均对流换热系数和平均最大温差。利用ANSYS CFX流体力学仿真软件,建立喷流冷却的物理模型,对多种喷板结构进行求解计算。设计加工了整套喷流冷却实验装置,并进行了模拟热源喷流冷却实验。分析结果表明,喷流冷却换热能力和冷却均匀性主要受喷板结构参数的影响,仿真计算结果可以定性地指导喷板结构参数的优化设计。     

热容型大功率半导体激光器瞬态热特性

为研究热容型大功率半导体激光器在低环境温度、高瞬时功率、长工作间歇时间条件下的应用,建立三维瞬态热传导模型,通过有限元法计算得出热沉三维尺寸对半导体激光器瞬态热特性的影响。选取尺寸为26.6 mm×11.5 mm×4 mm的热沉进行热容型半导体激光器的封装测试,获得其在-20℃和-30℃环境温度下连续工作3.5 s过程中有源区温度随时间的变化曲线,并与数值计算的结果进行对比。结果表明,两者在误差范围内能够很好地吻合。     

Heat Transfer Analysis on Laser-tissue Thermal Interaction Using Heterogeneous Model

Considering the heterogeneous thermal properties of living tissues,a multi-layer heat transfer model for laser-tissue thermal interaction is presented in this paper.An analytical solution to the temperature transients within two tissue layers is obtained using the Laplace integral transform method.Heat transfer behaviors inside the tissues before evaporation are investigated.The critical time required to vaporize the surface tissue and the thermal damage depth are numerically predicted.It was shown that there is evident difference in temperature predictions between the uniform model and the heterogeneous one.This study is useful to laser surgery,such as ophthalmology,dermatology and neurosurgery which request high accuracy on temperature prediction and heat deposition.