LD雙端端面泵浦的高功率連續(xù)單頻Nd：YVO-,4-激光器.pdf

1、激光二極管泵浦的固體激光器具有全固態(tài)、小型化、效率高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)而受大家的廣泛關(guān)注,尤其是實(shí)現(xiàn)單頻運(yùn)轉(zhuǎn)的全固態(tài)激光器以其優(yōu)良的頻率特性和輸出功率穩(wěn)定性可廣泛應(yīng)用在相干信息處理、頻率計(jì)量、量子光學(xué)、引力波測量和量子信息等研究領(lǐng)域.在高功率全固態(tài)單頻連續(xù)激光器研究方面,國外相干公司已有10W全固態(tài)單頻綠光激光器商業(yè)化產(chǎn)品,國內(nèi)山西大學(xué)光電研究所進(jìn)行了一系列研究工作,并有300mW全固態(tài)單頻綠光激光器商業(yè)化產(chǎn)品,并有瓦級(jí)全固態(tài)單頻綠光和紅

2、外激光器的研制報(bào)道.出于技術(shù)發(fā)展及研究工作的需求,我們?cè)谠泄ぷ鞯幕A(chǔ)上,開展了高功率全固態(tài)連續(xù)單頻激光器的研制.在該文中,我們研制了高功率連續(xù)單頻Nd:YVO4激光器.在考慮激光晶體因吸收泵浦光而產(chǎn)生的熱效應(yīng)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了六鏡環(huán)行激光諧振腔,采用兩個(gè)光纖耦合輸出的高功率激光二極管雙端端面泵浦結(jié)構(gòu),在總泵浦功率為32.3W的情況下,獲得10.4W的單頻1.064μm紅外輸出,斜效率為43.7％,長期功率穩(wěn)定性優(yōu)于1％(4小時(shí)),激光器

3、自由運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的頻率漂移小于150MHz(1分鐘).從理論與實(shí)驗(yàn)兩方面分析了如何在高泵浦功率下使激光器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效的單頻運(yùn)轉(zhuǎn),為高功率連續(xù)單頻激光器的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論與實(shí)驗(yàn)依據(jù).該文共分為五部分:第一章:緒論.對(duì)半導(dǎo)體激光二極管泵浦的固體激光器的發(fā)展做一簡單介紹.第二章:LD端面泵浦固體激光器的理論分析.在該章中,我們首先從四能級(jí)激光系統(tǒng)空間速率方程理論出發(fā),得到了閾值泵浦功率、輸出功率和斜效率的表達(dá)式.接下來分別從泵浦光的空間分布以及激

4、光晶體內(nèi)振蕩光與泵浦光的模式匹配兩個(gè)方面來分析它們對(duì)激光器輸出特性的影響.其中,在泵浦光的空間分布變量中我們分別考慮了泵浦光聚焦后的腰斑大小、聚焦腰斑在增益介質(zhì)中的位置以及泵浦光在介質(zhì)中發(fā)散角的影響;然后我們研究了在高泵浦功率下激光晶體因吸收泵浦光而產(chǎn)生的熱效應(yīng)所導(dǎo)致的熱透鏡效應(yīng)以及熱致衍射損耗,通過分析它們對(duì)振蕩激光腔模尺寸的影響,得到了高功率半導(dǎo)體激光二極管端面泵浦固體激光器模式匹配的要求,為高功率連續(xù)單頻Nd:YVO4激光器的優(yōu)化