激光晶體熱效應的影響消除及LD端面泵浦Nd-YVO4-GaAs被動調(diào)Q激光器研究.pdf

1、傳統(tǒng)的激光器是使用高壓閃光燈作為泵浦源，這種方式能量消耗大，燈管使用壽命短，效率低下，直到半導體激光二極管的出現(xiàn)才有效改變了這種局面。由于半導體激光二極管耗電量低，結構簡單緊湊，所發(fā)射的光束質(zhì)量好，使用效率高以及二極管所發(fā)射的激光可以覆蓋各個波段，所以激光二極管在全固態(tài)激光器的應用中具有先天的優(yōu)勢。激光二極管以及新型激光介質(zhì)材料的的不斷研制，使全固態(tài)激光器朝著高功率、高光束質(zhì)量、高使用效率方向發(fā)展。
　　全固態(tài)激光器是使用二極管所

2、發(fā)射的光束作為泵浦光入射在激光晶體的端面上，在泵浦光轉(zhuǎn)化為激光過程中，能量轉(zhuǎn)換就會減小，剩余能量便在激光晶體內(nèi)部聚集，這樣導致晶體內(nèi)部與外部的溫度不同，產(chǎn)生溫度差，從而引起包括熱應力、熱焦距以及晶體折射率的變化，這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為晶體的熱效應現(xiàn)象。這些因素都會影響激光器的穩(wěn)定運行，導致激光器無法穩(wěn)定運轉(zhuǎn)或者激光器輸出功率降低，光束質(zhì)量下降以及模式數(shù)量的變化。大功率固體激光器熱效應的影響太大以至于無法忽略，所以熱效應成為我們著重研究的方面。<

3、br>　　獲得大功率脈沖激光最直接的方法就是使用調(diào)Q技術，所謂調(diào)Q技術就是控制激光能量的貯存與釋放，用以達到控制激光脈沖的目的。調(diào)Q一般分為主動調(diào)Q和被動調(diào)Q，我們研究的是利用GaAs作為調(diào)Q元件，通過被動調(diào)Q控制激光脈沖，實現(xiàn)調(diào)Q激光輸出。
　　本論文的主要研究工作主要集中在以下幾個方面：
　　1.介紹激光技術的提出，激光的產(chǎn)生和發(fā)展的歷史，并對激光器進行了簡單的分類，同時介紹了不同類型激光器所具有的特點。著重介紹了全固態(tài)

4、激光器的特點以及所具有的優(yōu)勢。
　　2.介紹了調(diào)Q技術的提出以及不斷發(fā)展的歷史，簡單說明了調(diào)Q技術對于提高激光功率的作用，以及調(diào)Q技術的基本原理和分類。
　　3.介紹了常見的作為激光介質(zhì)的激光晶體材料，并分析和研究了其性能參數(shù)，如Nd:YAG、Nd:GdVO4和Nd:YVO4作為激光晶體時候所具有的相關指標。系統(tǒng)分析了激光晶體熱效應產(chǎn)生的原因，利用方形晶體，并通過構建激光晶體熱模型，列出關于熱效應的泊松方程，設定邊界條件分析

5、和求解激光晶體的熱分布。利用Matlab模擬激光晶體內(nèi)部的溫度場分布，并且根據(jù)泵浦光功率變化以及晶體材料的離子摻雜濃度變化分析熱場的分布。分析熱效應對激光器的影響以及如何降低熱效應對激光器的影響。主要通過改進冷卻系統(tǒng)以及優(yōu)化晶體性能兩個方面。
　　4.利用GaAs作為調(diào)Q元件放入諧振腔內(nèi)，調(diào)節(jié)激光的脈沖寬度和峰值功率。通過改變耦合系統(tǒng)的透過率來研究輸出功率的變化以及斜效率的大小。以及不同透過率情況下調(diào)Q脈沖的寬度，還通過改變GaA