泵浦光在激光介質(zhì)中的分布及腔匹配的研究.pdf

1、激光二極管泵浦的固態(tài)激光器(全固態(tài)激光器)以其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、壽命長、效率高等一系列優(yōu)點(diǎn),近年來獲得了迅猛發(fā)展。 本文介紹了全固態(tài)激光器的發(fā)展歷程,不同泵浦方式和激光晶體的優(yōu)缺點(diǎn),闡述了全固態(tài)激光器設(shè)計(jì)的基本理論,其中速率方程理論中的交疊效率是優(yōu)化激光器參數(shù)的理論依據(jù)。 由于全固態(tài)激光器的輸出功率和輸出激光質(zhì)量與激光介質(zhì)的增益分布相關(guān)聯(lián),本文采用光線追跡和光強(qiáng)矩陣的方法對(duì)側(cè)面泵浦和端面泵浦條件下激光介質(zhì)的增益分布特性進(jìn)

2、行了系統(tǒng)研究,并根據(jù)其增益分布的特點(diǎn)對(duì)諧振腔進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化。 采用光線追跡和光強(qiáng)矩陣的方法對(duì)激光二極管線陣直接側(cè)面泵浦條件下的增益分布進(jìn)行了模擬計(jì)算,討論了泵浦距離、吸收系數(shù)、鍍反射膜、水冷裝置、多個(gè)LD Bar等間距均勻環(huán)繞泵浦等系統(tǒng)參數(shù)對(duì)增益分布的影響。提出了使用泵浦光與振蕩光的交疊效率來定量評(píng)價(jià)泵浦結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì),得出了激光二極管線陣越靠近激光介質(zhì)越好的結(jié)論。為了進(jìn)一步提高泵浦光與諧振腔振蕩光基模的交疊效率,設(shè)計(jì)了微柱透鏡

3、將泵浦光的發(fā)散角壓縮到6°,交疊效率提高到24.5％。在對(duì)側(cè)面泵浦平凹腔的優(yōu)化設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)增加腔長和凹面鏡的曲率半徑可以提高泵浦光與腔基模的交疊效率。 采用同樣的方法首次模擬了光纖耦合的圓對(duì)稱泵浦光單端面、雙端面泵浦Nd:YVO4激光晶體塊內(nèi)部的增益分布和泵浦光光斑變化曲線。根據(jù)激光介質(zhì)內(nèi)泵浦光光斑的變化曲線,設(shè)計(jì)了單端、雙端泵浦的諧振腔分別為腔長8 cm、凹面鏡的曲率半徑為2 m的平凹腔和腔長18cm、凹面鏡的曲率半徑為2m的對(duì)