LD泵浦高功率窄脉Nd：YAG激光器热效应研究

发布时间：2020-09-09 19:02

　　近年来,合成孔径激光雷达凭借其能够打破衍射极限对于入瞳孔径的制约、改善传统激光雷达空间分辨能力的优势,在相干激光雷达探测体系中的地位愈发重要,而良好的激光光源对合成孔径激光雷达具有重要意义。但是高功率激光在震荡和放大的过程中,由于无辐射跃迁以及介质吸收等原因,导致光学元件升高,从而从而形成温度梯度。温度梯度将进一步影响晶体的力学参数与光学参数,导致折射率变化,形成热透镜、热退偏等热效应,严重影响激光器的性能,因此对激光器热效应的研究极为重要。在理论部分,本文介绍了热透镜效应和热致双折射效应,通过传热学理论对激光晶体进行热力学建模,在合理简化的条件下得到激光晶体横切面的温度场分布。然后根据晶体光学的理论,推导出存在温度梯度的晶体内部的折射率分布,并得到其一阶近似解,即热透镜效应的热焦距的表达形式。另一方面,根据晶体光学理论,推导出激光晶体退偏率的表达式。最后,添加约束条件,得出激光晶体在多向LD泵浦时更精确的热分布,说明透射光存在角向畸变。关于激光晶体热效应的测量方面,本文通过测量一束平行光通过激光晶体后的空间分布的变化,得到激光晶体的热焦距、退偏率随泵浦电流的变化规律。通过定义角向不均匀程度从函数,对透射光斑的角向不均匀程度做出判据,并得出角向不均匀程度与泵浦电流的关系。除了对光场分布的测量,本文也对激光器的热效应进行了时域上的研究,通过实验测量在不同重频下建立热稳态所需要的时间。在热效应的补偿方面,本文首先简要阐述了常见的热效应补偿方案,然后通过双透镜系统对热透镜效应进行了完全的补偿,并通过法拉第旋光器对激光晶体的热致双折射效应进行补偿,出射激光的退偏率由36.8%降低至3.20%,其角向畸变的不均匀程度由120降低至72.75。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN248
【部分图文】：

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哈尔滨工业大学硕士学位论文第1章绪论提出受激辐射概念，到汤斯、肖洛等人奠定激光原研制出红宝石激光器，到如今这一领域的研究得统的固体、气体逐渐发展到如今涵盖半导体、染料频率稳定性等方面有了极大的提高。以激光器为基并在军事、工业、医疗等方面得到广泛应用。光雷达(Synthetic aperture lidar, SAL)是以激光信号雷达，其核心是通过雷达与待测目标之间的相对于传统雷达的入瞳孔径受到衍射极限的制约，而率可达厘米量级，在性能上极具优势。

侧面泵浦,全固态,脉冲激光器,阵列

图 1-2 Brioschi F 等人的侧泵阵列m U 等人发展了全固态 LD 侧面电光调Q的方式在1064nm处获s 之间，平均功率达到 10W 的激光 355nm 激光，其平均功率为 4W技术研究所姜东升等人通过五向激光器进行侧面泵浦，当采用七为 120ns，平均功率为 56W 的 1%[13]。所 XueQH 等人利用功率为 30W 体进行泵浦，通过在腔内与 LBO的激光，其光-光转换效率为 15.34]。大学的 Okida 等人通过功率为 54，使得激光具有更低的吸收和散射[15]。

非对称,谐振腔,平均功率,侧面泵浦

Stamm U 等人发展了全固态 LD 侧面泵浦，利用电光调Q的方式在1064nm处获得了-12ns 之间，平均功率达到 10W 的激光脉冲对于 355nm 激光，其平均功率为 4W[12]。光电技术研究所姜东升等人通过五向 LD 固体激光器进行侧面泵浦，当采用七组五，脉宽为 120ns，平均功率为 56W 的 532n为 11%[13]。光机所 XueQH 等人利用功率为 30W 的光O4晶体进行泵浦，通过在腔内与 LBO 晶体7nm 的激光，其光-光转换效率为 15.3%， 3%[14]。千叶大学的 Okida 等人通过功率为 54W 的系统，使得激光具有更低的吸收和散射损耗输出[15]。

【参考文献】