学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

端面激光晶体热效应比较及分析

作　者: 戴巍
导　师: 李健
学　校: 山东师范大学
专　业: 光学
关键词: 全固态激光器晶体热效应 Nd:YVO4 Nd:GdVO4和Nd:GdYVO4 Nd:YAG Nd:YLF 调Q锁模 LT-GaAs
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 188次
引　用: 6次
阅　读: 论文下载

内容摘要

激光二级管（Laser-Diode,LD）泵浦的全固态激光器具有体积小、效率高、稳定性好和寿命长等优点,在国防、光电子产业、光通讯和医疗卫生等领域有着重要的应用。激光晶体是全固态激光器（DPSL）中最重要的核心部分,在很大程度上它决定了激光器的输出特性。随着大功率半导体激光器技术的不断完善和发展,高功率二极管泵浦固体激光器已经成为国内外学者的研究热点,这些研究主要集中在如何有效地提高激光输出功率和改善激光光束质量方面,其中最主要的障碍来自激光晶体的热效应。本文对于周边恒温冷却的矩形截面Nd:YAG和Nd:YVO₄晶体的热效应进行了理论计算。在精确求解晶体内温度及温度场分布的基础上,求出晶体的热焦距。精确设定激光腔参数,实现低温GaAs调Q锁模Nd:GdYVO₄激光器。其主要内容可概括如下:1.首先对全固态激光器的历史、发展进行了回顾,介绍了全固态激光器的主要特性;简单介绍了几种常用的、适于端面泵浦的激光晶体,可调谐激光器激光晶体。2.分析了LD泵浦矩形截面激光晶体热效应的基本理论,并根据理论实际计算了周边恒温冷却的矩形截面Nd:YVO₄,Nd:GdVO₄和Nd:GdYVO₄晶体内部温度场分布。计算了由端面形变引起的光程差和总的光程差,得到不同抽运功率下的热焦距。比较在相同的泵浦条件下,当抽运功率为15W、抽运光斑半径320μm时,Nd:YVO₄,Nd:GdVO₄和Nd:GdYVO₄晶体端面中心温度分别是是324.7℃,320.3℃,191.4℃。可见,Nd:GdYVO₄的热性能明显优于Nd:YVO₄和Nd:GdVO₄。提出激光晶体端面腔镜会加重激光晶体热透镜效应的结论,研究表明:对于大功率全固态激光器,由晶体端面形变引起的光程差对晶体热透镜效应有较大影响。通过分析Nd:YAG、Nd:YLF晶体热效应Nd:YVO₄比较,得出在相同条件下,Nd:YLF晶体热效应。最后介绍了LD泵浦矩形截面激光晶体Yb:YAG热效应的基本理论通过求解泊松方程,得到在不同Yd离子掺杂浓度和不同泵浦光半径情况下激光晶体内温度和温度场分布。研究结果表明:当其他条件不变时,随着Yd离子掺杂浓度增加,Yd:YAG晶体端面中心温度升高,而晶体中心轴温度衰减越快。对于相同晶体,在泵浦功率一定时,随着泵浦光斑半径减小,Yd:YAG晶体端面中心温度升高。采用低掺杂浓度的晶体作为增益介质,同时合理增加泵浦光斑半径,可以有效抑制晶体热效应。介绍了晶体中热量分布和温度分布的动态变化。3.采用低温生长GaAs晶体作为被动饱和吸收体兼输出镜,实现了Nd:GdYVO₄激光器调Q锁模运转。研究了Nd:GdYVO₄激光器的基频运转特性及调Q锁模输出特性。实验结果表明,平面镜作为输出镜时泵浦功率为10W时,获得激光的输出功率是3.5W,光-光转换效率是35%;GaAs作为输出镜时激光器调Q运转阈值是1.2W;泵浦功率是10W时,输出功率是1.72W,锁模脉冲重复频率为113MHz;泵浦功率是7W时,激光调Q锁模深度达到100%。

全文目录

中文摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
第一章导论  9-18
  第一节全固态激光器的发展概况  9-11
  第二节 LD 泵浦全固态激光器.  11-13
  第三节 LD 泵浦的激光晶体  13-18
第二章晶体热效应基本理论  18-27
  第一节晶体热效应的研究现状  18-20
  第二节晶体热效应的理论研究  20-27
第三章晶体热效应的实例研究  27-46
  第一节 ND:YVO_4，ND:GDVO_4和ND:GDYVO_4晶体热效应  27-33
  第二节其它晶体的热透镜效应分析及比较.  33-37
  第三节影响晶体热效应的因素  37-41
  第四节 ND:YAG 晶体瞬间热效应研究  41-46
第四章低温GAAS 被动调Q 锁模ND:GDYVO_4 激光器实验研究  46-53
  第一节 ND:GDYVO_4晶体的激光特性  46
  第二节低温GAAS 被动调Q 锁模ND:GDYVO_4激光器实验研究  46-53
全文总结  53-55
参考文献  55-59
攻读硕士期间发表的文章  59-60
致谢  60

端面激光晶体热效应比较及分析

内容摘要

全文目录

相似论文