تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
Cylindrical Geometry
المؤلف:
Walter Koechner, Michael Bass
المصدر:
Solid-State Lasers
الجزء والصفحة:
248
21-1-2021
1029
Cylindrical Geometry
The combination of volumetric heating of the laser material by the absorbed pump radiation and surface cooling required for heat extraction leads to a nonuniform temperature distribution in the rod. This results in a distortion of the laser beam due to a temperature- and stress-dependent variation of the index of refraction. The thermal effects which occur in the laser material are thermal lensing and thermal stress-induced birefringence.
An additional issue associated with thermal loading is stress fracture of the laser material. Stress fracture occurs when the stress induced by temperature gradients in the laser material exceeds the tensile strength of the material. The stressfracture limit is given in terms of the maximum power per unit length dissipated as heat in the laser medium.
The particular temperature profile which exists in the laser material depends, to a large degree, on the mode of operation, that is, cw- pumped, single-shot, or repetitively pulse-pumped. In the case of cw operation, a long cylindrical laser rod with uniform internal heat generation and constant surface temperature assumes a quadratic radial temperature dependence. This leads to a similar dependence in both the index of refraction and the thermal-strain distributions.
In a pulse-pumped system, laser action occurs only during the pump pulse or shortly thereafter in the case of Q-switching. Theoretical and experimental investigations have shown that heat transport during the pump pulse, which usually has a duration between 0.2 and 5ms, can be neglected. Therefore, in single-shot operation, optical distortions are the result of thermal gradients generated by nonuniform pump-light absorption.
In repetitively pulse-pumped systems, distortions will occur from the cumulative effects of nonuniform pump processes and thermal gradients due to cooling. Which effects dominate depend on the ratio of the pulse interval time to the thermal relaxation time constant of the rod. At repetition intervals, which are short compared to the thermal relaxation time of the laser rod, a quasi-thermal steady state will be reached where the distortions from pumping become secondary to the distortions produced by the removal of heat from the laser material.