tailieunhanh - Phân bố nhiệt độ theo thời gian trong hoạt chất laser rắn

Laser rắn bơm liên tục (xung bơm dài) được nghiên cứu nhiều với mục đích tạo ra các xung laser có mật độ song suất lớn. Hiệu ứng nhiệt trong hoạt chất ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất phát cũng như tính chất của chùm laser phát. Bài báo trình bày biểu thức nhiệt sinh ra trong hoạt chất laser rắn bơm xung, từ đó khảo sát quá trình sinh nhiệt theo thời gian. | Phân bố nhiệt độ theo thời gian trong hoạt chất laser rắn Vật lý PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ THEO THỜI GIAN TRONG HOẠT CHẤT LASER RẮN Mai Văn Lưu* Tóm tắt: Laser rắn bơm liên tục (xung bơm dài) được nghiên cứu nhiều với mục đích tạo ra các xung laser có mật độ song suất lớn. Hiệu ứng nhiệt trong hoạt chất ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất phát cũng như tính chất của chùm laser phát. Bài báo trình bày biểu thức nhiệt sinh ra trong hoạt chất laser rắn bơm xung, từ đó khảo sát quá trình sinh nhiệt theo thời gian. Từ khóa: Laser rắn, Biến đổi quang nhiệt. 1. MỞ ĐẦU Laser rắn bơm xung dài (dùng đèn flash, hay laser bán dẫn tần số lặp cao) đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ và đời sống. Các laser rắn trươc đây được bơm bằng đèn flash và có cần làm lạnh để tránh hiệu ứng nhiệt làm mất ổn định cấu trúc chùm tia phát ra [1,2,3,4]. Hiệu ứng nhiệt trong hoạt chất laser rắn đã được nghiên cứu nhiều bằng thực nghiệm, bằng mô phỏng bán thực nghiệm[5,6]. Trong công trình trước đây sự phụ thuộc của biến đổi quang nhiệt vào các tham số xung bơm dọc đã được khảo sát [7]. Tuy nhiên các nghiên cứu trên chưa đề cập đến sự phụ thuộc của hiệu ứng nhiệt theo thời gian bơm, tức là sự thay đổi theo thời gian của phân bố nhiệt trên tiết diện ngang. Trong bài báo này chúng tôi dẫn lại biểu thức phân bố nhiệt trong hoạt chất trong điều kiện dừng. Từ đó khảo sát phân bố nhiệt trên tiết diện ngang tại các thời điểm khác nhau. 2. PHÂN BỐ NHIỆT TRONG HOẠT CHẤT . Điều kiện biên và điều kiện ban đầu của bài toán Xét thanh hoạt chất dạng hình trụ, bán kính r= a và chiều dài z=l. Ở hai đáy và mặt xung quanh được cách nhiệt với môi trường làm môi trường hoạt chất laser (hình 1). Hình 1. Thanh hoạt chất. Phương trình truyền nhiệt phụ thuộc thời gian khi xung bơm có dạng [7] : T r , z, t 2 1 2 k 2 T r , z, t (1) t r r r z 2 trong đó, T x, y, z, t là trường nhiệt độ phụ thuộc vào bán