بررسی شکست حرارتی در فیبر لیزر چهار هسته ای ایتربیم:یاگ

امروزه لیزرهای حالت جامد کاربرد فراوانی در صنایع مختلف از قبیل حمل ونقل، پزشکی، نظامی و ارتباطات پیدا نموده اند. در بین لیزرهای حالت جامد، فیبرها در دهه های گذشته موردتوجه قرار گرفته اند. این دسته از لیزرها می توانند به صورت تک هسته ای و چندهسته ای به کار گرفته شوند. در این پژوهش با استفاده از روش المان محدود، به بررسی رفتار ترمومکانیکی در فیبر لیزر چهار هسته ای Yb:YAG تحت دمش پرداخته می شود. فیبر موردمطالعه دارای یک غلاف و چهار هسته می باشد که روی چهار هسته، دمش پیوسته به صورت طولی اعمال می گردد. ازآنجاکه بخشی از توان دمشی تبدیل به انرژی گرمایی می شود، فرآیند دمش منجر به گرم شدن هسته و غلاف شده و تنش های حرارتی در بلور پدید می آورد. این تنش های حرارتی ناشی از گرادیان دما، می توانند منجر به شکست فیبر گردند. به همین منظور، با استفاده از نرم اجزای محدود انسیس، ابتدا توزیع دما تحت دمش طولی در دو فیبر پیشنهادی (با دو موقعیت متفاوت هسته) محاسبه گردیده و سپس با توجه به توزیع دمای به دست آمده، توزیع تنش در بلور و بیشینه تنش اصلی محاسبه می شود. مقایسه بیشینه تنش به دست آمده با تنش شکست بلور نشان می دهد که این فیبر لیزر در توانی نزدیک به 26 وات، دچار شکست می شود. همچنین مشاهده می گردد که برخلاف فیبر لیزر تک هسته ای، در فیبر چهار هسته ای میزان بیشینه تنش، در مرکز فیبر اتفاق نمی افتد.

Keywords:

فیبر لیزر , چهار هسته ای , دمش طولی , تنش اصلی