高峰值功率窄脉宽1064nm调Q YAG激光器研制
本文选题:高峰值功率 + 窄脉宽 ; 参考:《长春理工大学》2017年硕士论文
【摘要】:高峰值功率窄脉宽的1064nm激光是激光打标的理想光源,其峰值功率、脉冲宽度等参数对激光打标的效果起决定性的影响,而使用Cr~(4+):YAG晶体进行被动调Q的YAG激光器恰好能获得高峰值功率、窄脉宽的激光输出。本文以半导体端面泵浦被动调Q Nd:YAG激光器为研究对象,以在简单紧凑的激光器结构中获得高峰值功率、窄脉冲宽度的激光输出为研究目标来开展研究。实验中激光器采用Nd:YAG晶体作为激光增益介质,Cr~(4+):YAG晶体作为被动调Q晶体,光学谐振腔采用平凹腔。本文首先对1064nm被动调Q激光器进行了理论研究,然后对激光器的光学结构进行了设计和优化,接着计算了激光器的散热量并依此对激光器的散热装置进行了结构设计,最后分别研究了泵浦功率、Nd:YAG晶体的Nd3+掺杂浓度、谐振腔长度、Cr~(4+):YAG晶体的位置、Cr~(4+):YAG晶体初始透过率、输出镜反射率和输出镜曲率对激光输出特性的影响。通过实验研究,在泵浦功率为10W,Nd:YAG晶体掺杂浓度为1.0at%,腔长为30mm,Cr~(4+):YAG晶体距离Nd:YAG晶体10mm,Cr~(4+):YAG晶体初始透过率为40%,输出镜反射率为70%,输出镜曲率为150mm时获得了脉冲宽度为3.6ns,峰值功率为106.5KW的调Q单脉冲输出,调Q的平均输出功率达到了2.8W,单脉冲能量也达到了0.38mJ。最后根据实验结果制造出了激光器并成功应用于激光打标机和便携式激光清洗机之上。
[Abstract]:1064nm laser with high peak power and narrow pulse width is an ideal light source for laser marking. The parameters such as peak power and pulse width play a decisive role in the marking effect of laser. The YAG laser with Cr~(4: YAG crystal is passively Q-switched and can get high peak power and narrow pulse width. In this paper, a semiconductor end-pumped passively Q-switched Nd:YAG laser is taken as the research object. The aim of this study is to obtain high peak power and narrow pulse width laser output in a simple and compact laser structure. In the experiment, the Nd:YAG crystal is used as the gain medium of the laser, and the laser is used as the passively Q-switched crystal, and the optical resonator is a flat cavity. In this paper, the 1064nm passively Q-switched laser is studied theoretically, then the optical structure of the laser is designed and optimized, then the heat dissipation of the laser is calculated and the heat dissipation device of the laser is designed accordingly. Finally, the effects of Nd3 doping concentration and cavity length of ND: YAG crystal on the initial transmittance, the reflectivity of output mirror and the curvature of output mirror are studied. Through experimental research, When the pump power is 10W ND: YAG crystal doping concentration is 1.0 att, the cavity length is 30mm Crn 4: YAG crystal distance, the initial transmittance of Nd:YAG crystal is 40mm, the reflectivity of output mirror is 70th, the output mirror curvature is 150mm, the pulse width is 3.6ns, the peak power is 106.5KW. Q-switched monopulse output, The average output power of Q-switched is 2.8 W, and the energy of single pulse is 0.38 mJ. Finally, the laser is fabricated according to the experimental results and successfully applied to the laser marking machine and the portable laser cleaning machine.
【学位授予单位】:长春理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN248
【参考文献】
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,本文编号:1876154
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