Modellierung und numerische Auslegung des Yb:YAG-Scheibenlasers:
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| Language: | German |
| Published: |
München
Utz, Wiss.
2002
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| Series: | Laser in der Materialbearbeitung
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| Item Description: | Zugl.: Stuttgart, Univ., Diss., 2002 |
| Physical Description: | 163 S. graph. Darst. : 21 cm |
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INHALTSVERZEICHNIS
KURZFASSUNG
5
INHALTSVERZEICHNIS
7
LISTE
DER
VERWENDETEN
SYMBOLE
11
EXTENDED
ABSTRACT
15
1
EINLEITUNG
19
2
GRUNDLAGEN
DER
MODELLIERUNG
22
2.1
TECHNISCHE
AUSGESTALTUNG
EINES
SCHEIBENLASERS
.
22
2.1.1
PRINZIP
.
22
2.1.2
AUFBAU
.
23
2.1.3
PUMPOPTIK
.
24
2.2
PHYSIKALISCHES
MODELL
EINES
FESTKOERPERLASERS
.
25
2.2.1
RATENGLEICHUNG
FUER
DAS
LASERAKTIVE
MEDIUM
.
25
2.2.1.1
QUASI-DREI-NIVEAU-SYSTEM
.
26
2.2.1.2
VIER-NIVEAU-SYSTEM
.
28
2.2.1.3
DREI-NIVEAU-SYSTEM
.
29
2.2.2
RATENGLEICHUNG
FUER
DIE
RESONATORINTEME
LEISTUNG
.
30
2.2.3
GLEICHUNGEN
FUER
DEN
STATIONAEREN
BETRIEB
.
31
2.2.4
LOESUNGEN
DER
RATENGLEICHUNGEN
.
32
3
ANALYTISCHES
MODELL
DES
SCHEIBENLASERS
34
3.1
WIRKUNGSGRAD
UND
LASERSCHWELLE
.
35
3.2
KLEINSIGNALVERSTAERKUNG
UND
SAETTIGUNGSLEISTUNGSDICHTE
.
38
3.3
OPTIMALER
AUSKOPPELGRAD
.
40
3.4
EXTRAHIERBARE
ENERGIEDICHTE
.
40
3.5
KRISTALLTEMPERATUR
.
40
3.6
OPTIMALE
AUSLEGUNGSPARAMETER
.
41
4
NUMERISCHES
MODELL
DES
SCHEIBENLASERS
44
4.1
BERECHNUNG
DER
PUMPSTRAHLUNGSABSORPTION
.
46
4.1.1
PUMPSTRAHLUNGSQUELLE
.
46
4.1.1.1
SPEKTRALE
VERTEILUNG
DER
PUMPSTRAHLUNG
.
47
4.1.1.2
RAEUMLICHE
VERTEILUNG
DER
PUMPSTRAHLUNG
.
47
4.1.1.3
RICHTUNGSVERTEILUNG
DER
PUMPSTRAHLUNG
.
48
4.1.2
ABSORPTION
IM
LASERKRISTALL
.
49
4.1.2.1
DISKRETISIERUNG
IN
FINITE
ELEMENTE
.
49
8
INHALTSVERZEICHNIS
4.1.2.2
BERECHNUNG
DER
ABSORPTION
.
49
4.2
BERECHNUNG
DER
TEMPERATURVERTEILUNG
.
52
4.3
BERECHNUNG
DER
AUSGANGSLEISTUNG
.
56
4.3.1
MAXIMAL
ERREICHBARE
AUSGANGSLEISTUNG
.
56
4.3.2
AUSGANGSLEISTUNG
IM
GRUNDMODE-BETRIEB
.
58
4.4
BERECHNUNG
DER
VERSTAERKTEN
SPONTANEN
EMISSION
.
59
4.5
BERECHNUNG
VON
SPANNUNGEN
UND
DEFORMATIONEN
.
62
4.5.1
THERMISCHE
LINSE
.
63
4.5.2
BRENNWEITE
UND
BEUGUNGSVERLUSTE
.
64
4.5.3
BERECHNUNG
DER
DEPOLARISATIONSVERLUSTE
.
67
S
DAS
LASERAKTIVE
MATERIAL
YB:YAG
68
5.1
SPEKTRALE
EIGENSCHAFTEN
.
68
5.1.1
ABSORPTIONS
UND
EMISSIONSSPEKTREN
.
69
5.1.2
ABSORPTIONSWIRKUNGSQUERSCHNITT
.
71
5.1.3
EMISSIONSWIRKUNGSQUERSCHNITT
.
73
5.1.4
FLUORESZENZLEBENSDAUER
.
74
5.1.5
QUANTENEFFIZIENZ
.
75
5.2
THERMO-MECHANISCHE
EIGENSCHAFTEN
.
76
5.2.1
WAERMELEITFAEHIGKEIT
.
77
5.2.2
TEMPERATURABHAENGIGKEIT
DES
AUSDEHNUNGSKOEFFIZIENTEN
.
79
5.2.3
TEMPERATURABHAENGIGKEIT
DES
BRECHUNGSINDEX
.
80
5.3
ZUSAMMENFASSUNG
DER
MATERIALPARAMETER
.
81
6
VERGLEICH
ZWISCHEN
MODELL
UND
EXPERIMENT
82
6.1
AUSGANGSLEISTUNG
UND
WIRKUNGSGRAD
.
82
6.2
VERSTAERKTE
SPONTANE
EMISSION
.
87
6.3
THERMISCHE
LINSE
.
88
7
OPTIMIERUNG
DER
AUSLEGUNGSPARAMETER
DES
SCHEIBENLASERS
91
7.1
DATEN
DES
BEZUGSMODELLS
.
91
7.2
ERGEBNISSE
DES
ANALYTISCHEN
MODELLS
.
94
7.3
VARIATION
DER
ANZAHL
DER
PUMPSTRAHLUNGSDURCHGAENGE
.
95
7.4
VARIATION
DER
KUEHLTEMPERATUR
.
99
7.5
VARIATION
DER
PUMPLEISTUNGSDICHTE
.
101
7.6
VARIATION
DER
RESONATORINTEMEN
VERLUSTE
.
103
7.7
VARIATION
DES
PUMPPROFILS
.
104
7.8
VARIATION
DER
SPEKTRALEN
VERTEILUNG
DER
PUMPLEISTUNG
.
106
7.9
VARIATION
DER
DOTIERUNG
.
107
8
SKALIERUNG
DER
AUSGANGSLEISTUNG
DES
SCHEIBENLASERS
110
8.1
VERHALTEN
DES
MAXIMALEN
WIRKUNGSGRADES
.
110
8.2
VERHALTEN
DER
THERMISCHEN
SPANNUNGEN
.
111
8.3
SKALIERUNG
DER
LEISTUNG
IM
GRUNDMODE-BETRIEB
.
119
8.4
SKALIERUNG
DER
LEISTUNG
IM
POLARISIERTEN
BETRIEB
.
123
8.5
LIMITIERUNG
DURCH
VERSTAERKTE
SPONTANE
EMISSION
.
126
8.5.1
PARASITAERE
MODEN
UND
DEREN
UNTERDRUECKUNG
.
126
INHALTSVERZEICHNIS
9
8.5.1.1
RINGMODEN
.
126
8.5.1.2
TRANSVERSALMODEN
.
127
8.5.1.3
RADIALE
MODEN
.
132
8.5.1.4
UNTERDRUECKUNG
PARASITAERER
MODEN
.
134
8.5.2
LEISTUNGSSKALIERUNG
BEI
UNTERDRUECKUNG
PARASITAERER
MODEN
.
.
.
135
8.5.2.1
SKALIERUNG
IM
DAUERSTRICH-BETRIEB
.
137
8.5.2.2
SKALIERUNG
OHNE
RESONATOR
.
140
9
ZUSAMMENFASSUNG
145
LITERATURVERZEICHNIS
149
A
ANHANG
157
A.L
KLEINSIGNALVERSTAERKUNG
UND
SAETTIGUNGSLEISTUNGSDICHTE
IM
NULLDIMENSIO
NALEN
MODELL
.
157
A.2
BEHANDLUNG
DER
PUMPOPTIK-KOMPONENTEN
MIT
RAYTRACING-VERFAHREN
.
158
A.2.1
PLANSPIEGEL
.
158
A.2.2
SPHAERISCHER
SPIEGEL
.
159
A.2.3
PARABOLSPIEGEL
.
160
A.2.4
BRECHUNG
AN
EBENER
GRENZFLAECHE
.
160
A.2.5
VERLUST
AN
KOMPONENTEN
.
160
A.3
FEHLERABSCHAETZUNG
BEI
BERECHNUNG
DER
MAXIMALEN
AUSGANGSLEISTUNG
.
161
A.4
BERECHNUNG
DER
KOEFFIZIENTEN
FUER
DIE
TEMPERATURABHAENGIGE
ABSORPTION
162
DANKSAGUNG
165 |
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