大能量板条激光放大器的研究

发布时间：2017-03-18 12:01

  本文关键词：大能量板条激光放大器的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大能量、短脉宽的全固态激光器在激光加工、探测遥感、高能物理研究等领域都有着广泛的应用。本文采用MOPA放大结构,使用自行设计的高稳定性、高光束质量种子源作为主振荡器,采用多级掠入射板条放大模块,实现大能量、短脉宽激光输出。经过MOPA系统三级放大后,种子光被放大了2800余倍,获得了单脉冲能量31.7mJ的大能量脉冲输出,光束质量蜕化不严重。本文的主要研究内容包括:1)对板条激光放大器的国内外研究现状,及高增益放大系统中ASE抑制方法进行了总结与归纳。并最终确定采用高增益、高光束质量、结构简单的掠入射板条作为MOPA系统的基本放大结构。2)根据放大器的增益理论与ASE理论使用MATHEMATICA软件进行推导与模拟,使用COMSOL软件对不同板条尺寸、不同泵浦强度、不同泵浦区域的板条热分布进行了模拟。为系统设计与实验分析提供了理论支持。3)设计了放大系统:对增益介质进行切角设计、镀吸收膜设计,抑制了晶体内部的ASE;对系统的泵浦进行选择,采用高峰值功率脉冲bar泵浦,并针对半导体堆栈设计了光束匀化方法;对放大光路进行设计,给出了一种新型的环形分层光路,它可以有效地抑制ASE的产生,进一步提高了放大器的增益和效率。4)对掠入射板条放大实验进行优化分析,放大系统采用两级Nd:YVO4、一级Nd:YAG增益介质。放大系统的种子源的为端面泵浦Nd:YAG晶体,电光调Q输出,脉冲能量11μJ,重复频率200Hz,脉宽30ns,最终通过MOPA放大系统,实现了脉冲能量31.7mJ的激光输出,光束质量M21.36,脉宽基本保持不变。
【关键词】：激光放大器 掠入射板条放大器 大能量 ASE抑制
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248;TN722
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 大能量板条放大器的研究背景9
• 1.2 大能量板条放大器的研究现状9-16
• 1.2.1 Zig-Zag板条放大器10-13
• 1.2.2 Innoslab板条放大器13-14
• 1.2.3 掠入射板条放大器14-16
• 1.3 ASE抑制方法研究现状16-20
• 1.3.1 抑制晶体内部ASE方法17-18
• 1.3.2 抑制外部光路ASE方法18-20
• 1.4 研究现状总结20-21
• 1.5 本文的研究目标及研究内容21-23
• 第2章 理论分析23-37
• 2.1 板条放大器的增益理论23-26
• 2.2 板条放大器的ASE理论26-30
• 2.3 板条放大器的热分析30-35
• 2.4 本章小结35-37
• 第3章 放大系统设计37-57
• 3.1 增益介质的设计37-45
• 3.1.1 增益介质选择37-41
• 3.1.2 晶体切角设计41-42
• 3.1.3 增益介质镀锗42-45
• 3.2 泵浦系统设计45-50
• 3.2.1 半导体泵浦源45-47
• 3.2.2 泵浦光整形匀化47-50
• 3.3 放大模块光路设计50-56
• 3.3.1 环形放大光路50-51
• 3.3.2 增加光路长度51-52
• 3.3.3 光路分层设计52-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第4章 大能量板条放大器57-67
• 4.1 种子源57-58
• 4.2 泵浦源58-61
• 4.2.1 泵浦源同步测试58-60
• 4.2.2 泵浦源功率测试60-61
• 4.3 实验参数优化61-63
• 4.3.1 种子光光宽优化61-62
• 4.3.2 掠入射角优化62-63
• 4.3.3 泵浦光宽优化63
• 4.4 结果与分析63-66
• 4.5 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-73
• 附录73-75
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文及专利75-77
• 致谢77

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