水束导引高功率激光的热效应分析

为了探究水束导引高功率激光的热损失问题,调控水导高功率激光中水-光束耦合的热稳定性,保证激光能量有效地传输至工件表面,采用有限元方法建立水-光束耦合的数值模型,利用射线追踪模拟不同入射激光功率、射流流速和直径时的水射流温度分布,并通过实验数据验证模型的有效性,对比了相同功率下连续激光与脉冲激光的温度分布。结果表明,水射流的温度随着水-光束耦合长度增加而升高,当入射激光功率增大、耦合腔压力降低以及射流直径减小时,都会导致射流的温度升高,严重影响射流的稳定性;由于水射流的冷却作用,平均功率300 W的脉冲激光相较于连续激光,温度相差约5℃。此研究结果为控制水导高功率激光中水-光束耦合的热效应、提高激光能量的传输效率提供了一定的参考。