固體激光器中熱透鏡效應(yīng)的計(jì)算和測(cè)量.pdf

1、20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著激光二極管突飛猛進(jìn)的發(fā)展固體激光器憑借其良好的性能和特性也進(jìn)入了蓬勃發(fā)展時(shí)期。與此同時(shí)，高功率固體激光器也理所當(dāng)然地成為了人們研究的熱點(diǎn)之一，研究重點(diǎn)主要集中在輸出功率的提高和光束質(zhì)量的改善等方面，而高功率固體激光器進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵因素主要取決于對(duì)固體激光器熱效應(yīng)的改善和抑制。固體激光器系統(tǒng)的熱效應(yīng)主要包括:熱透鏡效應(yīng)、熱致衍射損耗、熱退偏及熱損傷等。其中，熱透鏡效應(yīng)最為常見(jiàn)，也對(duì)諧振腔的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。如何有效

2、地抑制并減小激光晶體的熱透鏡效應(yīng)是優(yōu)化激光器系統(tǒng)所必須考慮的重要因素。因此，本文研究的主要內(nèi)容就是對(duì)激光二極管端面泵浦固體激光器的熱透鏡效應(yīng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量，主要工作如下:
　　首先對(duì)LD端面泵浦固體激光器熱透鏡效應(yīng)的計(jì)算方法進(jìn)行推導(dǎo)，并研究和分析其測(cè)量方法，得到了計(jì)算熱透鏡效應(yīng)的最優(yōu)方法為PDE工具箱和Runge-Kutta方法。其次，分別闡述了兩種方法求解熱傳導(dǎo)方程的基本原理，建立了激光晶體的側(cè)面和端面模型并進(jìn)行分析。在

3、此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)比了側(cè)面恒溫、端面絕熱與側(cè)面對(duì)流、端面熱交換狀態(tài)下晶體中的溫度分布，分析了兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。并結(jié)合泵浦光半徑、激光棒半徑以及激光棒長(zhǎng)度的變化對(duì)激光晶體中溫度分布的影響進(jìn)行分析。最后，利用溫度分布擬合出熱透鏡焦距，將其與利用平面平行諧振腔法測(cè)量所得到的激光晶體的熱透鏡焦距進(jìn)行比對(duì)分析。
　　當(dāng)激光晶體的側(cè)面因冷卻系統(tǒng)而保持恒溫、端面與空氣的熱交換很小而幾乎保持絕熱狀態(tài)時(shí)，使用PDE工具箱和Runge-Kutt