板條激光晶體熱效應的理論研究.pdf

1、固體激光器激光工作物質的幾何形狀通常為圓棒狀或板條狀。由于圓棒狀晶體溫度梯度的方向與光傳播方向垂直,在熱負荷條件下運轉時,將產生嚴重的熱透鏡效應和熱光畸變效應,使得光束質量降低,并限制了激光功率的進一步提高。在板條激光器中,溫度梯度一般發(fā)生在板條厚度方向上，而光在厚度方向的兩側面(即泵浦面)上發(fā)生內全反射,呈鋸齒形光路在兩泵浦面之間傳播,光傳播方向近似與溫度梯度方向平行,可有效避免熱透鏡效應和熱光畸變效應,從而大幅度提高了激光器的輸出功

2、率,因此板條激光器是高功率全固態(tài)激光器的重要發(fā)展方向之一。雖然板條激光器憑借著其結構可以適當控制熱和應力以及“Z”型鋸齒光路可以限制熱聚焦和退偏振,但是在高功率板條激光器中熱效應仍然非常顯著,因此從提高激光器的輸出光束質量和功率角度來看,仍是一個值得深入研究的問題。
　　本研究主要內容包括：⑴綜述了LD泵浦板條激光器的結構、常用的激光晶體和溫度控制系統(tǒng)、板條激光器中的熱效應問題及其國內外研究現(xiàn)狀,給出了本文的研究內容。⑵建立了端泵

3、、邊泵和面泵結構的板條激光晶體導熱微分方程。其中邊泵和面泵結構是雙側泵浦形式,在建模過程中將四組二極管陣列非對稱的分布在晶體兩個泵浦面上，這樣得到的溫度場分布相對均勻且最高溫升也比其它方式小。通過求解板條激光晶體導熱微分方程,得到了晶體內部溫度場的解析解。以此為基礎,分別分析了由于晶體內部非均勻溫度梯度而引起的熱形變和泵浦光沿Zagzig型鋸齒光路作用下的熱透鏡焦距。⑶借助Mathematica計算軟件,數(shù)值模擬了Nd:YVO4、Nd: