مرکز منطقه ای اطلاع رساني علوم و فناوري - بررسي شكست حرارتي در فيبر ليزر چهار هسته اي ايتربيم:ياگ

چكيده فارسي :

امروزه ليزرهاي حالت‌جامد كاربرد فراواني در صنايع مختلف از قبيل حمل‌ونقل، پزشكي، نظامي و ارتباطات پيدا نموده¬اند. در بين ليزرهاي حالت‌جامد، فيبرها در دهه‌هاي گذشته موردتوجه قرار گرفته‌اند. اين دسته از ليزرها مي‌توانند به‌صورت تك‌هسته‌اي و چندهسته‌اي به كار گرفته شوند. در اين پژوهش با استفاده از روش المان محدود، به بررسي رفتار ترمومكانيكي در فيبر ليزر چهار هسته‌اي Yb:YAG تحت دمش پرداخته مي‌شود. فيبر موردمطالعه داراي يك غلاف و چهار هسته مي‌باشد كه روي چهار هسته، دمش پيوسته به‌صورت طولي اعمال مي‌گردد. ازآنجاكه بخشي از توان دمشي تبديل به انرژي گرمايي مي‌شود، فرآيند دمش منجر به گرم شدن هسته و غلاف شده و تنش‌هاي حرارتي در بلور پديد مي‌آورد. اين تنش‌هاي حرارتي ناشي از گراديان دما، مي‌توانند منجر به شكست فيبر گردند. به همين منظور، با استفاده از نرم اجزاي محدود انسيس، ابتدا توزيع دما تحت دمش طولي در دو فيبر پيشنهادي (با دو موقعيت متفاوت هسته) محاسبه گرديده و سپس با توجه به توزيع دماي به‌دست‌آمده، توزيع تنش در بلور و بيشينه تنش اصلي محاسبه مي‌شود. مقايسه بيشينه تنش به‌دست‌آمده با تنش شكست بلور نشان مي‌دهد كه اين فيبر ليزر در تواني نزديك به 26 وات، دچار شكست مي‌شود. همچنين مشاهده مي‌گردد كه برخلاف فيبر ليزر تك‌هسته‌اي، در فيبر چهار هسته‌اي ميزان بيشينه تنش، در مركز فيبر اتفاق نمي‌افتد.