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本案例適合哪些人學習：1、學習型仿真工程師2、理工科院校學生你會得到什么：1、學習錐形透鏡的三維模型處理2、學習線瞬態熱結構耦合分析步的建立3、學習錐形透鏡熱結構耦合分析的載荷施加4、學習錐形透鏡熱結構耦合載荷的施加案例介紹：所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.

在許多激光器或放大器設備中，熱透鏡起著重要的作用，因此應該在數值模擬中加以考慮。 在本文中，我首先簡要描述了熱透鏡的來源，然后向您展示如何在我們的軟件中處理這種效應。什么是熱透鏡？ 當激光增益介質(例如激光晶體)被泵浦時，通常會產生一些熱量，這些熱量隨后需要通過熱傳導帶走。因此不可避免地會在增益介質中形成溫度梯度。

在模式中插入熱透鏡 按住ALT鍵同時點擊模式圖的元件0和元件1之間的區域以插入一個棒，這時模式涂上會出現一個黃色的元件，代表熱透鏡。元件0和元件1之間的距離也被調整為晶體的長度。我們將模式圖中的熱透鏡拉伸至如圖7所示。 圖7.插入熱透鏡 7.

此外，VirtualLab Fusion 內置的精確物理光學傳播技術可以對焦點區域進行詳細分析，尤其是對于不同類型的高斯模式和熱透鏡等復雜聚焦元件。 Ince高斯光束聚焦 此用例演示了熱透鏡對 Ince-Gaussian模式的聚焦，該透鏡由 GRIN（梯度折射率）介質建模。

此外，VirtualLab Fusion 內置的精確物理光學傳播技術可以對焦點區域進行詳細分析，尤其是對于不同類型的高斯模式和熱透鏡等復雜聚焦元件。 Ince高斯光束聚焦 此用例演示了熱透鏡對 Ince-Gaussian模式的聚焦，該透鏡由 GRIN（梯度折射率）介質建模。

我們在材料加工應用中常見的各種光學元件（如透鏡和激光棒）中演示了這些效應。 熱透鏡導致的焦點移動研究 在這個用例中，我們展示了由熱透鏡引起的有效焦距的變化。使用Ansys Mechanical?計算幾何體的變形和穩態溫度分布，然后將其導入VirtualLab。

這在光學系統的各個元件中產生大量的熱量，可能引入各種光學效應，如熱透鏡效應，它將改變透鏡的焦距。在這個用例中，我們演示了由聚焦透鏡內部的熱透鏡產生的焦點位移。熱透鏡效應本身由導入的變形表面和根據導入的溫度數據計算的非均勻介質定義。

在模式中插入熱透鏡按住ALT鍵同時點擊模式圖的元件0和元件1之間的區域以插入一個棒，這時模式涂上會出現一個黃色的元件，代表熱透鏡。元件0和元件1之間的距離也被調整為晶體的長度。我們將模式圖中的熱透鏡拉伸至如圖7所示。 圖7.插入熱透鏡 7. 激光功率輸出計算點擊主菜單Laser Power 打開Laser Power Output ，如圖8所示。

這在光學系統的各個元件中產生大量的熱量，可能引入各種光學效應，如熱透鏡效應，它將改變透鏡的焦距。在這個用例中，我們演示了由聚焦透鏡內部的熱透鏡產生的焦點位移。熱透鏡效應本身由導入的變形表面和根據導入的溫度數據計算的非均勻介質定義。

我們在材料加工應用中常見的各種光學元件（如透鏡和激光棒）中演示了這些效應。 熱透鏡導致的焦點移動研究 在這個用例中，我們展示了由熱透鏡引起的有效焦距的變化。

在模式中插入熱透鏡 按住ALT鍵同時點擊模式圖的元件0和元件1之間的區域以插入一個棒，這時模式涂上會出現一個黃色的元件，代表熱透鏡。元件0和元件1之間的距離也被調整為晶體的長度。我們將模式圖中的熱透鏡拉伸至如圖7所示。 圖7.插入熱透鏡 7.

指南3 如何計算Yb:YAG薄片激光器的熱透鏡和激光功率輸出？ 目錄1. 運行LASCAD并定義泵浦光分布 12. 用EFA定義邊界條件 33. 選項定義控制FEA 44. FEA結果顯示 55. FEA結果拋物線擬合 66. 在模式中插入熱透鏡 77.

指南1：如何計算一個簡單激光腔中端面泵浦棒的熱透鏡目錄1. 啟動LASCAD和定義一個簡單激光腔 12. 定義和分析端泵浦的棒 22.1. 選擇晶體的類型和泵浦結構 32.2. 定義泵浦光的分布 32.3. 定義棒的冷卻 62.4. 定義工作物質參數 62.5. 定義合成物質 72.6. 定義控制FEA計算程序的選項 72.7.

在模式中插入熱透鏡按住ALT鍵同時點擊模式圖的元件0和元件1之間的區域以插入一個棒，這時模式涂上會出現一個黃色的元件，代表熱透鏡。元件0和元件1之間的距離也被調整為晶體的長度。我們將模式圖中的熱透鏡拉伸至如圖7所示。 圖7.插入熱透鏡 7.

我們在材料加工應用中常見的各種光學元件（如透鏡和激光棒）中演示了這些效應。 熱透鏡導致的焦點移動研究 在這個用例中，我們展示了由熱透鏡引起的有效焦距的變化。使用Ansys Mechanical?計算幾何體的變形和穩態溫度分布，然后將其導入VirtualLab。

要想研究熱透鏡效應對泵浦能量的依賴，如下所述：點擊“Parameter Field”窗口中的標簽“General”，然后在“Pump power for rescaling”框中輸入新的數值，所有的熱效應都是在原始泵浦能量和輸入值之間按比例線性調節的。其它的工具在LASCAD手冊中有講述。

這在光學系統的各個元件中產生大量的熱量，可能引入各種光學效應，如熱透鏡效應，它將改變透鏡的焦距。在這個用例中，我們演示了由聚焦透鏡內部的熱透鏡產生的焦點位移。熱透鏡效應本身由導入的變形表面和根據導入的溫度數據計算的非均勻介質定義。

這在光學系統的各個元件中產生大量的熱量，可能引入各種光學效應，如熱透鏡效應，它將改變透鏡的焦距。在這個用例中，我們演示了由聚焦透鏡內部的熱透鏡產生的焦點位移。熱透鏡效應本身由導入的變形表面和根據導入的溫度數據計算的非均勻介質定義。

摘要 熱透鏡效應描述了由高功率入射激光束的熱力梯度引起的介質折射率的不均勻性。對于具有特定參數的高斯光束，折射率在數學上表示為溫度和輸入功率的函數[W. Koechener, Appl. Opt. 9, 2548-2553 (1970)]。這個案例展示了當輸入功率變化時，熱透鏡焦距以及聚焦光束直徑的變化。這個例子發表在[H. Zhong, J. Opt. Soc.

建模任務 熱透鏡效應描述了由高功率入射激光束的熱力梯度引起的介質折射率的不均勻性。對于具有特定參數的高斯光束，折射率在數學上表示為溫度和輸入功率的函數[W. Koechener, Appl. Opt. 9, 2548-2553 (1970)]。這個案例展示了當輸入功率變化時，熱透鏡焦距以及聚焦光束直徑的變化。