面陣LDA的耦合系統(tǒng)及激光擴束器設計.pdf

1、激光器已成為光電系統(tǒng)和光學系統(tǒng)中不可替代的重要部分，尤其是激光二極管及其陣列泵浦的固體激光器(全固態(tài)激光器)更是受到眾多學者和相關工作人員的青睞。這是由于全固態(tài)激光器可以兼具半導體激光器和固體激光器的優(yōu)點，如體積小、壽命長、電光轉換效率高、輸出穩(wěn)定等。全固態(tài)激光器是固體激光領域中的前沿課題。然而，激光二極管本身所具有的缺陷使得出射光束在快慢軸兩個方向上的光束質量因子相差很大，如果不對其進行耦合整形就會大大降低輸出光束的質量和激光器的總體

2、效率，因此激光二極管及其陣列的耦合問題是全固態(tài)激光器中的一個熱點問題。目前，許多學者對此已經進行了大量的研究，面陣激光二極管陣列的耦合問題卻仍然是耦合技術中的難題之一。此外，許多實驗和應用中都需要對激光束進行相關的整形，以滿足不同的使用需求，而對激光進行擴束則是最為常用的光束整形技術之一。許多應用中，如激光雷達、干涉計量、光纖光學等，都需要使用擴束器來擴大光束直徑以減小光束發(fā)散角。然而，目前使用的擴束器一般存在倍率小、結構復雜和價格昂貴

3、等缺點。針對上述問題，本論文主要完成了以下幾點創(chuàng)新性的工作： 1.首次提出用內側壁鍍高反膜的空心導管作為面陣激光二極管陣列端泵浦固體激光器的光耦合系統(tǒng)。在光線追跡的基礎上研究了空心導管的傳輸規(guī)律和特性，給出了空心導管出射端面附近輸出光束的相對光強分布。結果表明，空心導管具有結構簡單、價格便宜、使用方便和輸出為近高斯型場分布的優(yōu)點，是面陣激光二極管陣列端泵浦固體激光器的有效光耦合系統(tǒng)。 2.首次得到透鏡導管的一組最佳參數(shù)。

4、在光線追跡的基礎上對透鏡導管進行了系統(tǒng)的優(yōu)化設計，研究了它的傳輸規(guī)律和特性，并給出了透鏡導管出射端面附近輸出光束的相對光強分布。結果表明，透鏡導管的最佳參數(shù)具有普遍適用性，用具有最佳參數(shù)的透鏡導管耦合面陣激光二極管陣列可以得到較小的光束發(fā)散角和較高的光束質量。 3.首次提出一種適用于面陣激光二極管陣列端泵浦固體激光器的新型耦合系統(tǒng)——圓錐形導管。在光線追跡的基礎上研究了錐形導管的傳輸規(guī)律和特性，給出了錐形導管出射端面附近輸出光束

5、的相對光強分布。結果表明，錐形導管利用全內反射—折射原理大大壓縮了出射光束的發(fā)散角，它還具有傳輸效率高和結構簡單等優(yōu)點，可以作為面陣激光二極管陣列端泵浦固體激光器的有效光耦合系統(tǒng)。 4.首次提出一種新型的全內反射—折射激光擴束器。利用光線追跡和計算機模擬的方法研究了它的傳輸規(guī)律和特性，并且擴展了其它各種可能的用途。結果表明，對于入射的平行激光束而言，該擴束器可以通過改變側壁和中心軸之間的夾角來獲得平行的、匯聚的或空心的激光束，對