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高重复频率电光调Q器件研究

作　者: 王迅雁
导　师: 朱长虹
学　校: 华中科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 高重复频率电光调Q BBO晶体速率方程激光建立时间热分析
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

为获得高重复频率、高峰值功率和窄脉宽的激光输出,人们发展了重复频率电光调Q技术。重复频率电光调Q技术已经成为激光技术中一个非常重要的研究方向。现在,重复频率激光被应用到广泛的领域中,如军事国防、工业加工、医疗保健、科学研究等领域,具有十分广阔的应用前景。本论文主要是针对应用于LD泵浦固体激光器的高重复频率的电光调Q器件的研究与设计。本论文的内容主要分为四部分:(1)以三能级激光系统为基础,对重复频率三能级速率方程进行求解,获得了峰值功率、脉冲能量和脉冲宽度与重复频率间关系,推导了泵浦功率密度与激光建立时间的关系,并对多脉冲现象进行了分析;(2)比较分析了各种电光晶体的优劣,最后选择了BBO电光晶体作为固体激光器进行高重复频率的调Q器件,并对所选用的BBO晶体进行了具体光学特性分析和半波电压值的计算;(3)考虑到高重复频率应用下电光晶体对激光的吸收而产生的热问题,通过建立电光晶体的热力学模型,采用ANSYS有限元分析软件对BBO电光晶体进行热力学分析,获得了电光晶体温度分布和应力分布,并计算了热焦距和退偏损耗;(4)设计了LD泵浦的高重复频率的BBO电光调Q固体激光器,实现了高重复频率,高峰值功率,窄脉宽的调Q脉冲输出,验证了泵浦功率密度与激光建立时间的关系,并观察了热应力破坏现象。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 重复频率调Q 技术简介  8-9
  1.2 重复频率调Q 技术在国内外的研究发展状况  9-11
  1.3 本论文所做的工作  11-12
2 调Q 基本理论推导与分析  12-29
  2.1 调Q 的概念与分类  12-15
  2.2 重复频率三能级系统速率方程求解  15-21
  2.3 泵浦速率与激光建立时间关系的计算  21-26
  2.4 多脉冲问题分析  26-28
  2.5 小结  28-29
3 电光晶体材料的分析与设计  29-37
  3.1 调Q 晶体的电光效应  29-30
  3.2 五类电光晶体材料的特性分析  30-34
  3.3 BBO 晶体电光效应设计计算  34-36
  3.4 小结  36-37
4 高重复频率应用下BBO 电光调Q 晶体的热分析  37-51
  4.1 晶体热分析基本理论  37-40
  4.2 重复频率BBO 电光开关热问题数值模拟  40-46
  4.3 BBO 晶体热焦距的计算  46-48
  4.4 热力学平衡状态下BBO 电光开关的退偏损耗分析  48-50
  4.5 小结  50-51
5 高重复频率BBO 电光开关实验研究  51-59
  5.1 实验方案  51-52
  5.2 实验装置  52-56
  5.3 实验结果及分析  56-58
  5.4 小结  58-59
6 总结与展望  59-60
  6.1 总结  59
  6.2 展望  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-63

高重复频率电光调Q器件研究

内容摘要

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