کمری پرتو برای توان پمپ 1وات (منحنی خط چین حالت بازدیسی نیمرخ دمش و منحنی توپر حالت بدون بازدیسی نیمرخ دمش را نشان می‌دهند). سمت راست از بالا به ترتیب: لکه لیزری برای مدل گرمایی با درنظرگرفتن و بدون درنظرگرفتن بازدیسی نیمرخ دمش.

شکل 4-18: سمت چپ) توزیع شدت پرتوهای کسینوس-گاوس در فاصله 5 سانتی متری از کمر پرتو برای توان پمپ 3وات. سمت راست از بالا به ترتیب: لکه لیزری برای مدل گرمایی با درنظرگرفتن و بدون درنظرگرفتن بازدیسی نیمرخ دمش.

شکل 4-19: سمت چپ) توزیع شدت پرتوهای کسینوس-گاوس در فاصله 5 سانتی متری از کمر پرتو برای توان پمپ 5وات (منحنی خط چین حالت بازدیسی نیمرخ دمش و منحنی توپر حالت بدون بازدیسی نیمرخ دمش را نشان می‌دهند). سمت راست از بالا به ترتیب: لکه لیزری برای مدل گرمایی با درنظرگرفتن و بدون درنظرگرفتن بازدیسی نیمرخ دمش.
در شکل‌های‌(4-14) تا (4-19)، توزیع شدت پرتو خاص کسینوس-گاوس بر حسب فاصله شعاعی، در فاصله‌ی 2 و 5 سانتیمتری کمر پرتو برای توان دمش 1، 3 و 5 وات، برای دو حالت با در نظرگرفتن و بدون در نظرگرفتن بازدیسی نیمرخ دمش رسم گردیده است. با بررسی منحنی‌ها مشاهده می‌شود که در توان دمش 1وات، با در نظر گرفتن بازدیسی نیمرخ دمش تفاوتی در منحنی توزیع شدت بر حسب فاصله شعاعی و لکه لیزری در مقایسه با حالت بدون آن صورت نمی‌گیرد، بنابراین برای دمش با توان کم، بازدیسی نیمرخ دمش بر مدل گرمایی پرتوهای کسینوس-گاوس تأثیر چندانی ندارد ولی با افزایش توان دمش تا 5وات، اثرات ناخوشایند نظیر پاشندگی گرمایی، تنش و کرنش گرمایی تقویت شده و باعث ایجاد عدسی گرمایی القایی قویتر می‌شود. بنابراین اثر عدسی گرمایی قوی سبب می‌شود که بین منحنی توزیع شدت و لکه لیزری با بازدیسی و بدون بازدیسی نیمرخ دمش تفاوت فاحشی دیده می‌شود، به طوری که در منحنی توزیع شدت با در نظر گرفتن بازدیسی نیمرخ دمش برای فاصله‌ی 5 سانتیمتری از کمر پرتو، قله مرکزی توزیع به تدریج از بین می‌رود و قله‌های کناری آن نیز به شدت افزایش دامنه پیدا می‌کنند. بنابراین این پدیده می‌تواند در دمش با توان بالا بر عملکرد لیزر و خروجی آن تأثیرگذار باشد. لذا باید این پدیده را به خوبی در مدل‌های گرمایی لحاظ کرد.
4-4 بحث
در فصل قبلی بر تأثیر گرما بر خروجی لیزرهای حالت جامد پرتوان تأکید شد و برای بررسی کردن اثر گرمایی در محیط فعال لیزری، از یک مدل گرمایی نسبتا کاملی استفاده شد. محاسبات انجام شده نشان داد که گرمای ایجاد شده در بلور لیزری، خصوصیات اپتومکانیکی آن را تغییر می‌دهد. از طرفی انتظار می‌رود در حین عمل لیزری و رفت و برگشت‌های متوالی پرتو داخل کاواک، نیمرخ چشمه گرمایی که از نیمرخ دمش پیروی می‌کند تغییر ‌کند. از آنجایی که کاواک لیزری برای تولید پرتو خروجی با نیمرخ مشخص طراحی شده است، این احتمال وجود دارد که نیمرخ دمش و به تبع آن نیمرخ چشمه گرمایی به شکل نیمرخ خروجی لیزر تغییر پیدا کند. بنابراین در بررسی تأثیر گرما بر عملکرد لیزر، در معادله انتقال حرارت و همچنین مدل‌های گرمایی، برای مطالعه نقش و چگونگی تاثیر بازدیسی نیمرخ دمش، حالتی خاص متصور شده که نیمرخ دمش کاملاً به شکل نیمرخ خروجی لیزر در نظر گرفته می‌شود.
4-5 نتیجه‌گیری
در این بخش به بررسی تأثیر بازدیسی نیمرخ دمش بر مدل گرمایی پرتوهای خاص بسل-گاوس، ماتیو-گاوس و کسینوس-گاوس یک لیزر حالت جامد پرداخته شد. شرایط اولیه به گونه‌ای انتخاب گردید که در انتها بتوان نتایج بدست آمده را با نتایج مدل گرمایی بدون در نظرگرفتن بازدیسی نیمرخ دمش این پرتوها مقایسه کرد. نتایج و محاسبات نشان می‌دهند که برای دمش با توان کم، این فرآیند تأثیری بر تولید پرتوهای خاص خانواده هلمهولتز-گاوس ندارد و منحنی توزیع شدت و لکه‌های لیزری شبیه سازی شده برای این پرتوهای خاص با لحاظ کردن بازدیسی نیمرخ دمش، رفتار و نمایشی مشابه با منحنی توزیع شدت و لکه‌های لیزری حالت بدون بازدیسی نیمرخ دمش دارد. اما با افزایش توان دمش، گرادیان دما در میله افزایش می‌یابد و در نتیجه خصوصیات اپتومکانیکی میله به تدریج تغییر کرده و عدسی گرمایی القایی نسبت به حالت قبل، قوی‌تر می‌شود. لذا مشاهده می‌شود که با افزایش توان دمش، رفتاری متفاوت در منحنی‌های توزیع شدت و لکه‌های لیزری مربوط به دو حالت با درنظر گرفتن و بدون درنظر گرفتن بازدیسی نیمرخ دمش دیده می‌شود. بنابراین برای دمش با توان بالا، بازدیسی نیمرخ دمش بر مدل گرمایی پرتوهای خاص خانواده هلمهولتز-گاوس تأثیرگذار است و باید این پدیده به خوبی در مدل‌سازی و مطالعات لیزری لحاظ شود.

فصل پنجم:
نتیجه‌گیری

5- نتیجه‌گیری و پیشنهادات
این رساله سعی در تبیین اهمیت گرما و اثرات آن بر سیستم‌های لیزری و تولید پرتوهای خاص خانواده هلمهولتز-گاوس داشته است. در این رابطه معادله گرما در حالت کلی بیان و شرایط مرزی و اولیه معرفی گردید و منابع تولید گرما در سیستم‌های لیزری تحت دمش مختلف، به طور جامع مورد بحث قرار گرفت. در فصل سوم توزیع چشمه گرمایی و توزیع دما در میله لیزری که از انتها دمیده شده، شبیه‌سازی شد و اثر توان و کمر پرتو دمش بر تولید و توزیع گرما در میله بررسی گردید. محاسبات این فصل نشان می‌دهد با افزایش توان دمش، گرادیان دمایی در میله افزایش می‌یابد و منجر به تقویت اثرات گرمایی نظیر پاشندگی گرمایی، تنش و کرنش گرمایی در میله می‌گردد. بنابراین عدسی گرمایی القایی قوی‌تر در میله ایجاد می‌شود، ولی با افزایش کمر پرتو دمش، توزیع گرما در میله تغییر می‌کند و گرادیان دمایی خیلی کمتری در مقایسه با حالت قبل در میله به وجود می‌آید. بنابراین در حالی که دمش با توان بالا صورت می‌گیرد، افزایش کمر پرتو دمش سبب می‌شود که عدسی گرمایی القایی نسبت به قبل ضعیف‌تر ‌شود. همچنین در این فصل، اثرات گرمایی بر تولید پرتوهای کسینوس-گاوس و سهموی-گاوس بررسی شد. نتایج نشان می‌دهد در حالتی که بلور لیزر با توان کم دمیده می‌شود، گرمای ایجاد شده در آن، تأثیری بر تولید پرتوهای کسینوس-گاوس و سهموی-گاوس ندارد اما برای حالت دمش با توان بالا، عدسی گرمایی بسیار قوی در میله ایجاد می‌شود که باعث ابیراهی و ایجاد اختلاف فاز شدید بین پرتوهای عبوری از روی محور میله و سایر پرتوهای عبوری می‌شود، لذا برای حالتی که دمش با توان بالا صورت می‌گیرد، گرما به شدت بر پرتو خروجی لیزر تأثیرگذار است. همچنین محاسبات انجام گرفته در فصل سوم نشان می‌دهد که با افزایش کمر پرتو دمش، به دلیل کاهش گرادیان دما، رفتار عدسی-گونه محیط فعال به شدت کاهش می‌یابد، بنابراین گرما و اثرات ناخوشایند آن در محیط فعال کاهش می‌یابد، در نتیجه نتایج مدل گرما و مدل بدون گرما کاملاً باهم همخوانی دارند. در ادامه این فصل، میزان تأثیر گرما بر پرتوهای خانواده هلمهولتز-گاوس بررسی و مقایسه شد. مقایسه‌ی نتایج مدل گرمایی پرتوهای هلمهولتز-گاوس نشان می‌دهد که عدسی گرمایی، کمترین تأثیر را بر تولید پرتو بسل-گاوس در مقایسه با دیگر پرتوهای هلمهولتز-گاوس دارد. در فصل چهارم، اثر بازدیسی نیمرخ دمش بر مدل گرمایی پرتوهای خاص ماتیو-گاوس، کسینوس-گاوس و سهموی-گاوس بررسی شد. برای انجام محاسبات، از مدل گرمایی فصل سوم استفاده گردید با این تفاوت که حالتی خاص فرض شد که در این حالت، نیمرخ دمش کاملاً به شکل نیمرخ پرتو خروجی لیزر تغییر کند. محاسبات نشان می‌دهد که با درنظرگرفتن بازدیسی نیمرخ دمش در حین عمل لیزری، گرادیان دمایی بیشتری در میله به وجود می‌آید که سبب قویتر شدن عدسی گرمایی نسبت به قبل می‌شود. مقایسه نتایج نشان می‌دهد برای حالتی که پرتو خروجی دارای نیمرخ ماتیو-گاوس است، بازدیسی نیمرخ دمش بر مدل گرمایی این پرتو خاص، بیشترین تأثیر را دارد. همچنین در توان دمش کم، عدسی گرمایی تغییر نمی‌کند، بنابراین در این حالت، بازدیسی نیمرخ دمش بر مدل گرمایی پرتوهای هلمهولتز-گاوس بی‌تأثیر است، ولی با افزایش توان دمش، توزیع دما در میله تغییر کرده و عدسی گرمایی به شدت تقویت می‌شود. لذا برای توان دمش بالا، بازدیسی نیمرخ دمش بر مدل گرمایی پرتوهای هلمهولتز-گاوس تأثیرگذار شده و باید در مطالعات لیزری به خوبی درنظر گرفته شود.
از آنجایی که بررسی اثرات گرمایی در مطالعات لیزری از اهمیت به سزایی برخوردار است، باید تجربه‌ها و نتایج آزمایشگاهی نیز در کنار مدل‌های تحلیلی در دست باشد تا بتوان در مورد نقش گرما بر عملکرد لیزر نتیجه‌گیری دقیق‌تری صورت گیرد.
کارهای این رساله می‌تواند به صورت تجربی و آزمایشگاهی بررسی شده و نتایج حاصل از کار تجربی با نتایج کارهای این رساله مقایسه گردد. همچنین می‌توان برای سیستم لیزری که تحت دمش جانبی قرار گرفته است، اثرات گرمایی بر تولید پرتوهای خاص را بررسی کرد.
مراجع

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد درمورد tradition

[1] Chenais, S., Druon, F., Forget, S., Balembois, F., Georges, P. (2006). “Review
On thermal effects in solid-state lasers: The case of ytterbium-doped materials.” Progress in Quantum Electronics 30, pp. 89-153.
[2] Tao Li, Shengzhi Zhao, Zhuang Zhuo, Yonggang Wang (2009). “Thermal effects investigation and cavity design in passively mode-locked Nd:YVO4 laser with a SESAM.” Optics Commun. 282, pp. 940-943.
[3] Bonnefois, A., Gilbert, M., Thro, P.Y., Weulersse, J.M. (2006). “Thermal lensing and spherical aberration in high-power transversally pumped laser rods. “Optics Commun. 259, pp. 223-235
[4] Guy, S., Bonner, C.L., Shepherd, D.P., Hanna, D.C., Tropper, A.C., Ferrand, B. (1998). “High-inversion densities in Nd:YAG: upconversion and bleaching.” IEEE J. Quantum Electron. Vol. 34, pp. 900-909.
[5] Clarkson, W.A. (2001). “Thermal effects and their mitigation in end-pumped solid-state lasers.” J. Phys. D: Appl. Phys., Vol.34, pp. 2381-2395.
[6] Brown. D.C. (1998). “Heat, Fluorescence and Stimulated-Emission Power Densities and Fractions in Nd:YAG.” IEEE J. Quantum Electron. Vol. 34, pp. 560-572.
[7] Upadhaya, B.N., Misra, P., Ranganathan, K., Vishvakarma, S.C., Golghate, H.N., Choubey, A., Muthukumaran, N., Jain, R.K., Mundra, G., (2002). “Beam quality consideration of high power Nd:YAG lasers.” Optics & Laser Technology, Vol. 34, pp. 193-197.
[8] Chen, Y.F., Huang, T.M., Kao, C.F., Wang, C.L., Wang, S.C., (1997). “Optimization in Scaling Fiber-Coupled Laser-Diode End-Pumped Lasers to High Power: Influenced of Thermal Effect.” IEEE J. Quantum Electron. Vol. 33, No. 8, pp. 1424-1429.
[9] Pfistner, C., Weber, R., Weber, H.P., Merazzi, S., Gruber, R. (1994). “Thermal beam distortions in end-pumped Nd: YAG, Nd: GSGG, and Nd: YLF rods.” Journal of Quantum Electronics, IEEE, Vol. 30, pp. 1605-1615.
[10] Nadgaran, H., Sabaian, M. (2006). “Pulsed Pump: Thermal effects in Solid state Laser under super Gaussian Pulses.” Pramana-J., Phys., Vol.67, pp. 1119-1128.
[11] Nadgaran, H., Elahi, P. (2006). “The overall phase shift and lense effect calculation using Gaussian boundary conditions and paraxial ray approximation for an end-pumped solid state laser.” Pramana-J., Phys., Vol. 66, pp. 513-519.
[12] Hardman, P.J., Clarkson, W.A., Hanna, D.C. (1998). “High-power diode-bar-pumped

دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید