Análisis experimental y numérico de los efectos de lente térmica en Nd:YVO₄

Área de la Ciencia:

• Física del láser Física del láser
• Ingeniería óptica Ingeniería óptica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.

Sus antecedentes:

• Los láseres de ortovanadato de yttrio (Nd:YVO4) dopados con neodimio se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones.
• Comprender los efectos térmicos es crucial para optimizar el rendimiento y la estabilidad del láser.
• Las distorsiones del frente de onda dependientes de la potencia pueden limitar la eficiencia del amplificador y la calidad del haz.

Objetivo del estudio:

• Para analizar las distorsiones del frente de onda dependientes de la potencia en un amplificador láser Nd: YVO4.
• Identificar las fuentes de calor dominantes que contribuyen a los efectos térmicos.
• Para caracterizar las aberraciones inducidas por la lente térmica.

Principales métodos:

• Análisis experimental utilizando un haz de sonda de 976 nm.
• Modelado térmico óptico numérico con propagación de Fourier en pasos divididos.
• Investigación del bombeo a 878,6 nm y sus contribuciones térmicas.

Principales resultados:

• Los resultados experimentales mostraron una excelente conformidad con el modelo numérico.
• El defecto cuántico fue identificado como la fuente de calor dominante (99%).
• Se observó una lente térmica de 14 dioptrías con una potencia de salida de 43 W (46% de eficiencia).
• El desenfoque, el astigmatismo y las aberraciones esféricas fueron los principales componentes de la lente térmica.

Conclusiones:

• El defecto cuántico es el principal impulsor de la lente térmica en los amplificadores Nd:YVO4.
• Las distorsiones del frente de onda, particularmente las aberraciones, tienen un impacto significativo en el rendimiento del láser.
• El modelado termoóptico preciso es esencial para predecir y mitigar los efectos térmicos en láseres de alta potencia.