紧凑型Nd:YAG脉冲激光器及其热效应研究

发布时间：2021-04-30 21:55

　　激光二极管（LD）泵浦的全固态激光器（DPSSL）具有高效率、寿命长、重量轻、光束质量好等优势,被广泛应用于机械加工、医疗、科研、军事等领域。本文对高温激光二极管阵列（LDAs）泵浦的Nd:YAG激光器输出特性及热效应进行了研究,利用高温泵源可以降低激光器散热压力的优点,在实现激光器结构紧凑的基础上获得了大能量激光输出。通过对Nd:YAG激光晶体的物理及光学特性进行研究,并与其它增益介质进行对比,分析了该晶体作为增益介质的优势,从理论上分析了晶体的能级结构,计算了晶体内部能级在不同工作温度下的玻尔兹曼分布,证明其在高温泵浦的固体激光器中可以稳定且高效的实现激光输出。通过利用Ansys软件对不同泵浦情况下的晶体内温度场分布以及由于温度分布不均匀导致的晶体热透镜效应进行了模拟。根据四能级系统的速率方程,分析了影响激光器输出特性的不同因素。分别设计了高温LDAs端面泵浦和侧面泵浦Nd:YAG电光调Q激光器。在端泵Nd:YAG电光调Q激光器实验中,使用高温LDAs作为泵浦源,通过特殊设计的导光锥结构的光束耦合系统对以布儒斯特角切分的Nd:YAG晶体进行泵浦。使用DKDP电光Q开关进行调Q操作,... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 本文研究背景及研究目的和意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 全固态激光器的发展历程
        1.2.2 DPSSL国外研究现状
        1.2.3 DPSSL国内研究现状
    1.3 本论文研究内容
第二章 Nd:YAG激光器理论分析
    2.1 Nd:YAG晶体物理、光谱特性
        2.1.1 Nd:YAG晶体物理特性
        2.1.2 Nd:YAG晶体光谱特性
    2.2 Nd3+能级结构
    2.3 Nd:YAG的玻尔兹曼分布
    2.4 温度对激光器输出谱线的影响
    2.5 Nd:YAG激光跃迁的速率方程理论
        2.5.1 速率方程的建立
        2.5.2 速率方程的求解
    2.6 本章小结
第三章 Nd:YAG激光器热效应研究
    3.1 LD端面抽运Nd:YAG激光晶体热效应分析
        3.1.1 激光晶体热分析物理模型的建立
        3.1.2 Nd:YAG晶体温度场分布的仿真模拟
    3.2 Nd:YAG激光器谐振腔设计
        3.2.1 热透镜等效焦距的计算
        3.2.2 激光器谐振腔结构设计
    3.3 本章小结
第四章 高温LDAs端面抽运紧凑型Nd:YAG电光调Q激光器研究
    4.1 主动调Q激光器理论研究
        4.1.1 主动调Q原理
        4.1.2 主动调Q速率方程
    4.2 LDAs端面泵浦紧凑型Nd:YAG电光调Q激光器设计
        4.2.1 高温LDAs泵源设计
        4.2.2 光束耦合系统设计
        4.2.3 电光Q开关
    4.3 高温LDAs端面泵浦紧凑型Nd:YAG电光调Q激光器输出特性分析
    4.4 本章小结
第五章 高温LDAs侧面泵浦紧凑型Nd:YAG电光调Q激光器研究
    5.1 高温LDAs侧面泵浦紧凑型Nd:YAG电光调Q激光器设计
        5.1.1 高温LDAs侧面泵浦模块的设计
        5.1.2 高温LDAs侧面泵浦Nd:YAG激光器实验装置
    5.2 高温LDAs侧面泵浦紧凑型Nd:YAG电光调Q激光器输出特性分析
    5.3 本章小结
第六章 总结
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢



本文编号：3169548