Nd:YAG激光晶體棒有的客戶會發現在一些規格的表面是有一圈外螺紋,那這個外螺紋是起什么作用的?這里大概的簡述下YAG激光棒的外螺紋作用

從理論上分析了Nd:YAG晶體棒內熱傳導過程以及影響冷卻效果的因素,給出了表面刻上螺紋后,對Nd:YAG晶體棒的表面積和表面冷卻換熱方式的影響。對熱焦距進行了測量,與普通的棒的實驗結果進行了對比,螺紋棒比普通棒的熱焦距大12.9%。用刻螺紋的方法可以增大晶體與冷卻液的接觸面積同時改變了對流傳熱方式,有效地降低了棒的熱透鏡效應

　雙氙燈泵浦的ms級脈沖Nd:YAG激光器在焊接和切割方面有廣泛的應用。閃光燈泵浦Nd:YAG激光棒的時候,只有大約3%〔1〕的泵浦光被有效利用轉化為激光輸出,其余的大約有14%的能量轉化為激光棒組件上的熱而散逸掉,這些通過激光棒耗散掉的熱使得其溫度升高。這些熱量將導致熱透鏡、應力、退偏、雙折射等不良反應,這些效應使激光光束質量和輸出功率下降,甚至造成工作介質破壞,嚴重限制了固體激光器的最大平均功率和亮度。熱效應現象對激光器的輸出的影響進行了研究。為使激光器持續穩定運轉,必須及時有效地帶走泵浦在工作介質中造成的無用熱,一般情況下要對激光晶體棒和燈進行循環水冷卻。對影響側面泵浦Nd:YAG螺紋晶體棒的冷卻效果的因素進行理論分析,并對雙氙燈泵浦螺紋棒的熱焦距進行實驗測量,與一般的激光棒進行對比,來驗證加工螺紋的方式是否對激光器的熱透鏡效應有所改善很有意義.

激光棒因吸收泵浦光而產生的熱是通過表面流過的冷卻液冷卻的,假設棒內部發熱均勻,在光學無限長的圓柱棒表面的冷卻也均勻,則熱流限于徑向,并且可忽略軸向上冷卻溫度的端面效應和小的變化 

螺紋棒和普通棒的區別在于其與冷卻液的接觸表面積不同,以及刻上螺紋后棒表面水流動狀態的改變 

　YAG激光晶體棒的熱焦距

由于棒內溫度場分布的不均勻,內外材料由于溫度差的存在而產生機械應力。從而導致棒內各處的折射率由中心向外邊緣逐漸減少,與r呈拋物線,即當光通過激光工作物質時,通過棒中心光線的光程大,通過棒邊緣光線的光程小。此時光通過激光棒的情況與通過透鏡的情況極為相似,故稱這種由熱引起的效應稱為熱透鏡效應 

首先從理論上分析了在激光晶體棒側面刻上螺紋來減小Nd:YAG晶體棒熱效應的可行性,接著對雙氙燈泵浦時螺紋棒的熱焦距、用螺紋棒的激光器的平均功率和遠場發散角進行了測量,對比普通棒的實驗結果發現,螺紋棒比普通棒的平均功率最多可使熱焦距最多大了12.9%?？偟膶嶒灲Y果說明在激光晶體棒側面刻螺紋可以有效地降低棒的熱透鏡效應但是所刻槽的形狀不同,冷卻效果肯定也會不同。

　YAG激光晶體棒螺紋棒能夠顯著地增強激光晶體元件的散熱性能、降低其工作熱效應、提高輸出功率和光束質量，但長期以來螺紋棒因加工難度大、周期長，精度差,螺紋深度難以控制，一直沒有實現量產。本公司采用自行開發設計的加工設備和加工工藝，實現了螺紋棒的全機械化加工。該晶體螺紋加工技術具有加工速度快、精度高、成品率高的特點，可加工直徑在2～18mm、長度在10～250mm之間任意尺寸的螺紋棒，螺紋深度：0.1～0.2mm，螺距：0.6±0.5mm（或根據用戶要求確定），加工晶體種類有：Nd:YAG、Tm:YAG、Er:YAG、Ho:Cr:Tm:YAG、Tm:YAP、Nd:YAP、Nd:YLF、Ho:Tm:YLF等。