LD端面泵浦激光晶體熱效應(yīng)及被動(dòng)鎖模特性研究.pdf

1、激光二級(jí)管(Laser-Diode，LD)泵浦的全固態(tài)激光器具有體積小、效率高、穩(wěn)定性好和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)防、光電子產(chǎn)業(yè)、光通訊和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。激光晶體是全固態(tài)激光器(DPSL)中最重要的核心部分，在很大程度上它決定了激光器的輸出特性。隨著大功率半導(dǎo)體激光器技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，高功率二極管泵浦固體激光器已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)，這些研究主要集中在如何有效地提高激光輸出功率和改善激光光束質(zhì)量方面，其中最主要的障礙來(lái)

2、自激光晶體的熱效應(yīng)。本文對(duì)于周邊恒溫冷卻的圓形截面Nd:YAG和矩形截面Nd:YVO4晶體的熱效應(yīng)進(jìn)行了理論計(jì)算。在精確求解晶體內(nèi)溫度及溫度場(chǎng)分布的基礎(chǔ)上，求出晶體的熱焦距。精確設(shè)定激光腔參數(shù)，實(shí)現(xiàn)低溫GaAs調(diào)Q鎖模Nd：GdYVO4激光器及SBR被動(dòng)鎖模Nd:YVO4激光器。其主要內(nèi)容可概括如下： 1.首先對(duì)全固態(tài)激光器的歷史、發(fā)展進(jìn)行了回顧，介紹了全固態(tài)激光器的主要特性；簡(jiǎn)單介紹了幾種常用的、適于端面泵浦的激光晶體．

3、 2.分析了LD泵浦矩形截面激光晶體熱效應(yīng)的基本理論，計(jì)算了由端面形變引起的光程差和總的光程差，得到不同抽運(yùn)功率下的熱焦距，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算基本一致。首次提出激光晶體端面腔鏡會(huì)加重激光晶體熱透鏡效應(yīng)的結(jié)論，研究表明：對(duì)于大功率全固態(tài)激光器，由晶體端面形變引起的光程差對(duì)晶體熱透鏡效應(yīng)有較大影響。最后介紹了LD泵浦圓形截面激光晶體Nd：YAG熱效應(yīng)的基本理論通過(guò)求解泊松方程，得到在不同Nd離子摻雜濃度和不同泵浦光半

4、徑情況下激光晶體內(nèi)溫度和溫度場(chǎng)分布。研究結(jié)果表明：當(dāng)其他條件不變時(shí)，隨著Nd離子摻雜濃度增加，Nd：YAG晶體端面中心溫度升高，而晶體中心軸溫度衰減越快。在泵浦功率一定時(shí)，隨著泵浦光斑半徑減小，Nd：YAG晶體端面中心溫度升高。 3.介紹了端面脈沖泵浦各向異性激光晶體熱透鏡效應(yīng)。獲得激光晶體中熱量分布和溫度分布的動(dòng)態(tài)變化。當(dāng)入射的泵浦光一定的時(shí)候，溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后在一定范圍內(nèi)來(lái)回?cái)[動(dòng)，其振幅與廠成比例。 4.采用低溫

5、生長(zhǎng)GaAs晶體作為被動(dòng)飽和吸收體兼輸出鏡，實(shí)現(xiàn)了Nd：GdYVO4激光器調(diào)Q鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)。研究了Nd：GdYVO04激光器的基頻運(yùn)轉(zhuǎn)特性及調(diào)Q鎖模輸出特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，平面鏡作為輸出鏡時(shí)泵浦功率為10W時(shí)，獲得激光的輸出功率是3.5W，光-光轉(zhuǎn)換效率是35％；GaAs作為輸出鏡時(shí)激光器調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)閾值是1.2W；泵浦功率是10W時(shí)，輸出功率是1.72W，鎖模脈沖重復(fù)頻率為113MHz；泵浦功率是7W時(shí)，激光調(diào)Q鎖模深度達(dá)到100％。