LD端面泵浦高重頻電光調(diào)Q Nd-GdVO4激光器的研究.pdf

1、半導(dǎo)體端面泵浦全固態(tài)激光器（DPSSL）具有效率高、光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，已成為當(dāng)今激光器領(lǐng)域研究的熱點。調(diào)Q技術(shù)是獲得脈沖激光輸出的關(guān)鍵技術(shù)，并廣泛應(yīng)用于微機械加工、激光通信、激光雷達等眾多工業(yè)軍事領(lǐng)域。與其他調(diào)Q技術(shù)相比，電光調(diào)Q技術(shù)具有開關(guān)速度快、關(guān)通能力強、穩(wěn)定性高的優(yōu)勢，易于獲得高重復(fù)頻率、窄脈寬、高峰值功率的脈沖激光輸出。Nd:GdVO4晶體具有大的吸收截面和大的發(fā)射截面、適中熒光壽命、高的熱導(dǎo)率以及偏振發(fā)射等特性，使

2、其成為理想的高重頻運轉(zhuǎn)激光介質(zhì)。鑒于此，本文致力于研究半導(dǎo)體端面泵浦高重頻電光調(diào)Q Nd:GdVO4激光的特性。
　　本文首先分析了影響激光器輸出功率、效率和光束質(zhì)量的重要因素—模式匹配問題和熱效應(yīng)問題。根據(jù)連續(xù)激光輸出功率與模式匹配的關(guān)系，推導(dǎo)了不同泵浦功率下振蕩光斑尺寸與泵浦光斑尺寸的最佳比值。在分析激光器產(chǎn)熱機制的基礎(chǔ)上，探討了激光器的熱透鏡效應(yīng)，并分析了激光器的熱致衍射損耗效應(yīng)與泵浦功率和腔模尺寸的關(guān)系。最后研究了管理熱效

3、應(yīng)的措施，并模擬了其減小熱效應(yīng)影響的效果。從連續(xù)泵浦固體激光器的速率方程出發(fā)，推導(dǎo)了調(diào)Q激光重要參數(shù)如脈沖寬度、脈沖能量、峰值功率等與泵浦功率和運轉(zhuǎn)重頻的關(guān)系，并且得到了最佳輸出鏡反射率與增益和損耗的關(guān)系。根據(jù)理論指導(dǎo)，通過實驗實現(xiàn)了電光調(diào)Q1063nm Nd:GdVO4脈沖激光輸出。激光最高運轉(zhuǎn)重頻為100kHz，最窄脈寬為20.2ns，對應(yīng)峰值功率達到3.1kW。同時通過與聲光調(diào)Q激光器的對比實驗，定量的驗證了電光調(diào)Q激光器的優(yōu)越性

4、。根據(jù)速率方程建立了腔倒空脈沖波形與Q開關(guān)時間和腔長的數(shù)值關(guān)系。并在直線腔中實現(xiàn)了脈寬大小恒定為5.5±0.2ns的1063nm Nd:GdVO4腔倒空脈沖激光輸出，激光最高運轉(zhuǎn)重頻為50kHz，對應(yīng)峰值功率為18.2kW。最后通過采用消光比更高的V形結(jié)構(gòu)諧振腔，將腔倒空脈寬壓縮至恒定大小為3.8±0.2ns。同時采用879nmLD泵浦源以及GdVO4/Nd:GdVO4復(fù)合晶體緩解熱效應(yīng)，在重頻為80kHz時得到最高平均功率為13.3W