شبیه سازی و تحلیل دفع نور و حرارت باقی مانده در غلاف لیزرهای فیبر نوری پر قدرت

در سال های اخیر طراحی و ساخت لیزرهای فیبر نوری آلاییده به عناصر خاکی کمیاب به دلیل قابلیت دستیابی به توان های بالا، انعطاف پذیری، کیفیت بالای پرتو، قابل حمل بودن و استفاده آسانتر در صنعت به شدت مورد استقبال قرار گرفته است. برای دستیابی به توان های بالا از فیبر آلاییده به ایتربیوم و ساختار دو غلافی که دمش آن از طریق غلاف اول انجام می شود استفاده می شود. یکی از مشکلات مهم لیزرهای فیبر نوری پر قدرت آلاییده به ایتربیوم باقی ماندن انرژی موج دمش جذب نشده در غلاف اول فیبر پس از محیط فعال لیزر می باشد که سبب افزایش دمای غیر قابل کنترل در قطعات لیزر و تقویت کننده و عملکرد چند مدی لیزر می شود. در این پایان نامه، برای اولین بار چند روش برای خارج کردن نور جذب نشده و ناخواسته از غلاف اول و کاهش دمای ناحیه غیر فعال لیزر پیشنهاد و شبیه سازی شده است. در روش های پیشنهاد شده از مواد مختلف با ضریب شکست و قابلیت هدایت گرمایی مناسب به عنوان روکش فیبر استفاده می شود. هم چنین نشان داده شده است که با تغییر در ساختار هندسی غلاف دوم نیز می توان به خروج نورهای ناخواسته و پایداری عملکرد لیزر دست یافت. به این منظور شعاع غلاف دوم به صورت پله ای و پیوسته کاهش داده شده است و یا بر روی غلاف دوم شیارهایی ایجاد شده است. شبیه سازی و آنالیز اپتیکی سیستم بر اساس ردیابی پرتو توسط نرم افزار zemax و تحلیل حرارتی آن براساس حل معادله بنیادی انتقال حرارت و اعمال شرایط مرزی با نرم افزارansys انجام شده است.