程小劲

摘 要：为了更直观理解固体激光器中的热分布，借助Ansys Workbench有限元分析软件对不同厚度板条结构Nd：YAG晶体的温度分布进行了分析，揭示了Ansys Workbench在固体激光器热分析中的作用，分析结果对固体激光器的设计有重要参考意义。

关键词：Ansys Workbench 固体激光器 热分析

中图分类号：TN248.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）01（c）-0067-02

尽管近些年光纤激光器、半导体激光器的快速发展使得固体激光器在平均输出功率上的优势缩小，但在高脉冲能量、高峰值功率上，固体激光器仍然具有明显的优势，使得固体激光器在科研、医疗和军事等领域有着广泛的應用。热效应是固体激光器设计时必须要优先考虑的问题，由于量子亏损等原因，在固体激光器中，泵浦光抽运固体激光介质时会产生一定的热，为了降低激光介质的温度，需要对激光介质表面进行冷却，因此激光介质内部到表面会有一定的温度差，温差的存在会导致热应力和热致双折射，从而影响固体激光器的效率和光束质量。因此在设计固体激光器时，必须根据泵浦方式和冷却条件的不同对激光介质进行详细的热分析，并根据结果选择合理的激光介质尺寸、泵浦和冷却结构。在三维直角坐标系中，激光介质的温度分布可以由热传导方程来描述，当激光晶体处于热平衡时，热传导方程可以表达成：

（1）

其中，Q为单位体积内产生的热量，k为激光介质的导热系数，再根据冷却条件设置对应的边界条件，一般常见的边界条件有传导、对流、辐射和隔热。……