侧面泵浦板条激光器的性能研究

发布时间：2020-09-03 11:28

　　 为了优化高功率板条激光器的光束质量,在晶体尺寸和泵浦条件限定时,可以提高单侧基模光束的尺寸以限制腔内部分高阶模的振荡,达到提高激光光束质量的目的。本论文根据上述思想研究半导体侧面泵浦板条激光器的光束质量改善。文章对LD侧面泵浦板条激光器进行了结构设计、理论仿真和实验研究。设计了热焦距的测量方案,并实验分别测量了激光器在泵浦状态下水平和竖直方向热焦距,建立了热透镜等效模型,进行了等效腔稳定性及腔内基模光斑半径的仿真分析,在仿真计算多种腔型后将平凹腔与平平腔结构进行了对比性实验研究。理论分析表明,平凹腔相较于平平腔,晶体端面一侧的基模光束尺寸水平和竖直方向均会扩大。实验结果表明,在泵浦电功率1030W时,测得宽度方向和高度方向热焦距分别为99.4mm和327.7mm。当同样的泵浦电流20A输入,腔长均为370mm时,平凹腔输出功率59.9W,稍小于平平腔的101.2W。但输出光束水平方向M~2因子由115.6显著优化至32.9,竖直方向M~2因子由116.4显著优化为60.9。本论文验证了扩大单侧基模尺寸可以限制高阶模式从而优化光束质量,而同时由于实际振荡模式数降低,晶体利用率下降,使得输出功率下降。并提出了进一步优化板条激光器性能的研究方向,该研究对于板条激光器输出获得高质量输出及相关应用有实际意义。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN248
【部分图文】：

图 2-1 侧面泵浦板条激光器原理图 2-1 可知，侧面泵浦激光器泵浦源是激光二极管阵列，泵浦光从，M1、M2分别为全反镜和输出镜，晶体和泵浦阵列都通水冷却。介质选型率固体激光器输出功率一般为百瓦级，增益介质是激光器的核心常都采用光泵浦，因此作为增益介质材料的对泵浦光波长需有很强的荧光跃迁有较高的量子效率，否则大量的泵浦光能量将被浪费且。由于板条激光器的晶体几何形状结构特殊，所以很难使泵浦光像匀分布到整个晶体上，因此在同等条件下，板条激光器的泵浦效率光器。故而，本研究计划选用与圆棒几何体积近似的板条晶体，作质。为了提高晶体材料的性能，会在晶体中掺杂少量的过渡金属、稀

将转化为热能。由于激光跃迁过程中的荧光量子效率总是小于 1 的，移至晶格之内产生废热[41]。较低时，激光介质的热效应并不太明显，但泵浦功率废热会导致激光晶体的温度升高，引起晶体形变和折谐振腔的稳定性，腔内的模式，并使输出效率下降，的泵浦和冷却系统。d:YAG 晶体作为激光增益介质，其主要吸收峰在 808n 的 DPSSL 泵浦模块，晶体四个侧面毛化，可以方便侧为接近圆棒几何尺寸的板条晶体，同时我们预期出光北京海特光电公司 DPL 泵浦模块系列-300WDPL 模块工作电流 0-32A，正向偏压 0-60V，适用晶体尺寸 Φ5如图 2-2 所示：

其意义在于提供光学正反馈，振腔的腔型与结构参数会直接影响激光谐振频率等等一系列性能参数。对于 D谐振腔的结构，并且由于晶体几何结构此需要将晶体水平方向和竖直方向热效应并据此合理选择谐振腔的结构参数型振荡工作时，晶体在光泵浦的作用下会泵浦功率变化而变化，自然谐振腔的参考虑在一级近似下，圆棒 Nd:YAG 的热为 f。如图 2-3 所示：

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本文编号：2811370