主动调Q的2kHz Nd：YAG激光器设计
发布时间：2021-10-19 15:06
全固态激光器在激光雷达、光电对抗等领域具有广泛应用,模式匹配和热效应分析补偿一直是全固态激光器研究重点,两者对改善激光器输出性能具有重要意义。本文通过理论分析及仿真计算,模拟了不同模式匹配和热效应补偿情况下,Nd:YAG激光器的激光输出特性,对于激光器的搭建,具有一定的理论指导意义。本文首先进行了模式匹配分析,提出了采用重叠效率因子来表征LD端泵激光器的模式匹配效果,使用平-平腔,在腔长为73.1 mm,晶体前端面处于谐振腔光学长度中心,泵浦光聚焦后束腰半径为0.19 mm且聚焦在晶体内2.3 mm处时,重叠效率因子可以达到0.67。在热效应分析中,以增益介质温度分布、前端面热形变和温度梯度表征热效应的大小,仿真结果表明,增大泵浦功率或减小泵浦光聚焦后束腰半径,导致热效应加剧,在泵浦功率为30 W,泵浦光聚焦后束腰半径为0.19 mm时,增益介质内部最高温度为103.4℃,前端面最大热形变为0.43μm,温度梯度极值为242.4;泵浦光聚焦位置不在增益介质横截面中心时,会造成前端面热形变等高线变形,不利于热补偿,并且导致温度梯度极值最多增大11.7。连续输出特性仿真结果表明,阈值功率随...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Nd:YAG晶体室温下的吸收光谱图[23]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-4-图1-2Nd:YAG晶体室温下的荧光光谱图[23]1339Fig.1-2ThefluorescencespectraofNd:YAGatroomtemprature图1-2为Nd:YAG晶体室温下的荧光光谱，没有偏振输出特性。Nd:YAG晶体主要有4个发射波长，分别为946nm、1064nm、1122nm和1319nm。4F3/2→4I9/2跃迁产生946nm激光，此跃迁为准三能级系统，激光输出比较困难；4F3/2→4I13/2跃迁产生1319nm激光；4F3/2→4I11/2跃迁产生的1122nm激光，1064nm激光的跃迁能级同样是4F3/2→4I11/2，不过与1122nm激光跃迁到的激光下能级分级不同。荧光强度最高的是1064nm激光，因此它会首先起振而抑制其他波长的激光起振，图1-3为Nd:YAG晶体能级图。图1-3Nd:YAG晶体能级图Fig.1-3TheenergylevelofNd:YAG1.3全固态LD泵浦激光器的特点DPSSL同时具备LD和固体激光器的特点，其性能明显优于LD和传统灯泵固体激光器。DPSSL的主要优点有[24]：（1）高效率。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-4-图1-2Nd:YAG晶体室温下的荧光光谱图[23]1339Fig.1-2ThefluorescencespectraofNd:YAGatroomtemprature图1-2为Nd:YAG晶体室温下的荧光光谱，没有偏振输出特性。Nd:YAG晶体主要有4个发射波长，分别为946nm、1064nm、1122nm和1319nm。4F3/2→4I9/2跃迁产生946nm激光，此跃迁为准三能级系统，激光输出比较困难；4F3/2→4I13/2跃迁产生1319nm激光；4F3/2→4I11/2跃迁产生的1122nm激光，1064nm激光的跃迁能级同样是4F3/2→4I11/2，不过与1122nm激光跃迁到的激光下能级分级不同。荧光强度最高的是1064nm激光，因此它会首先起振而抑制其他波长的激光起振，图1-3为Nd:YAG晶体能级图。图1-3Nd:YAG晶体能级图Fig.1-3TheenergylevelofNd:YAG1.3全固态LD泵浦激光器的特点DPSSL同时具备LD和固体激光器的特点，其性能明显优于LD和传统灯泵固体激光器。DPSSL的主要优点有[24]：（1）高效率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Efficient fifth harmonic generation of Nd:glass laser in ADP crystals[J]. 王芳,邓学伟,王礼权,李富全,韩伟,周维,黄小霞,郭怀文,朱启华. Chinese Optics Letters. 2019(12)
[2]频率调制连续波激光雷达技术基础与研究进展[J]. 卢炤宇,葛春风,王肇颖,贾东方,杨天新. 光电工程. 2019(07)
[3]High power diode-pumped passively mode-locked Nd:YVO4 laser at repetition rate of 3.2 GHz[J]. 程梦尧,王兆华,曹艳芳,孟祥昊,朱江峰,王军利,魏志义. Chinese Physics B. 2019(05)
[4]光源线宽对相干激光测风雷达探测性能的影响分析[J]. 冯力天,赵培娥,史晓丁,靳国华,杨泽后,周鼎富,侯天晋. 红外与激光工程. 2019(04)
[5]LD-pumped gas-cooled multislab Nd:glass laser amplification to joule level[J]. Wenfa Huang,Jiangfeng Wang,Xinghua Lu,Tingrui Huang,Jiangtao Guo,Wei Fan,Xuechun Li. High Power Laser Science and Engineering. 2018(02)
[6]Nd:YAG脉冲激光清洗技术研究[J]. 李鸿鹏,郭宝录. 光电技术应用. 2018(02)
[7]大功率激光器及其发展[J]. 王狮凌,房丰洲. 激光与光电子学进展. 2017(09)
[8]高平均功率固体激光器研究进展[J]. 甘啟俊,姜本学,张攀德,姜益光,陈水林,张龙. 激光与光电子学进展. 2017(01)
[9]Effects of 946-nm thermal shift and broadening on Nd3+:YAG laser performance[J]. Seyed Ebrahim Pourmand,Ghasem Rezaei. Chinese Physics B. 2015(12)
[10]Nd:YAG激光在口腔医学中的应用[J]. 丁一,肖诗梦,杨恒,孟姝. 华西口腔医学杂志. 2015(05)
博士论文
[1]可调谐掺镱光纤激光器理论和实验研究[D]. 韩辉云.河北师范大学 2019
[2]紧凑型高效能固体激光器关键技术研究[D]. 屈鹏飞.西安电子科技大学 2017
[3]Nd：YLF晶体特性及全固态激光器研究[D]. 潘淑娣.山东师范大学 2007
硕士论文
[1]端面泵浦Nd:YAG脉冲激光器输出特性与热效应研究[D]. 刘宇乾.长春理工大学 2019
[2]掺铒全光纤脉冲激光器及其倍频特性的研究[D]. 周心悟.北京工业大学 2018
[3]基于碘吸收谱外调制三次谐波解调的Nd:YAG激光器稳频技术研究[D]. 吴举才.哈尔滨工业大学 2016
[4]LD端泵Nd：GdVO4热透镜效应补偿技术的研究[D]. 马欲飞.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3445102
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Nd:YAG晶体室温下的吸收光谱图[23]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-4-图1-2Nd:YAG晶体室温下的荧光光谱图[23]1339Fig.1-2ThefluorescencespectraofNd:YAGatroomtemprature图1-2为Nd:YAG晶体室温下的荧光光谱，没有偏振输出特性。Nd:YAG晶体主要有4个发射波长，分别为946nm、1064nm、1122nm和1319nm。4F3/2→4I9/2跃迁产生946nm激光，此跃迁为准三能级系统，激光输出比较困难；4F3/2→4I13/2跃迁产生1319nm激光；4F3/2→4I11/2跃迁产生的1122nm激光，1064nm激光的跃迁能级同样是4F3/2→4I11/2，不过与1122nm激光跃迁到的激光下能级分级不同。荧光强度最高的是1064nm激光，因此它会首先起振而抑制其他波长的激光起振，图1-3为Nd:YAG晶体能级图。图1-3Nd:YAG晶体能级图Fig.1-3TheenergylevelofNd:YAG1.3全固态LD泵浦激光器的特点DPSSL同时具备LD和固体激光器的特点，其性能明显优于LD和传统灯泵固体激光器。DPSSL的主要优点有[24]：（1）高效率。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-4-图1-2Nd:YAG晶体室温下的荧光光谱图[23]1339Fig.1-2ThefluorescencespectraofNd:YAGatroomtemprature图1-2为Nd:YAG晶体室温下的荧光光谱，没有偏振输出特性。Nd:YAG晶体主要有4个发射波长，分别为946nm、1064nm、1122nm和1319nm。4F3/2→4I9/2跃迁产生946nm激光，此跃迁为准三能级系统，激光输出比较困难；4F3/2→4I13/2跃迁产生1319nm激光；4F3/2→4I11/2跃迁产生的1122nm激光，1064nm激光的跃迁能级同样是4F3/2→4I11/2，不过与1122nm激光跃迁到的激光下能级分级不同。荧光强度最高的是1064nm激光，因此它会首先起振而抑制其他波长的激光起振，图1-3为Nd:YAG晶体能级图。图1-3Nd:YAG晶体能级图Fig.1-3TheenergylevelofNd:YAG1.3全固态LD泵浦激光器的特点DPSSL同时具备LD和固体激光器的特点，其性能明显优于LD和传统灯泵固体激光器。DPSSL的主要优点有[24]：（1）高效率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Efficient fifth harmonic generation of Nd:glass laser in ADP crystals[J]. 王芳,邓学伟,王礼权,李富全,韩伟,周维,黄小霞,郭怀文,朱启华. Chinese Optics Letters. 2019(12)
[2]频率调制连续波激光雷达技术基础与研究进展[J]. 卢炤宇,葛春风,王肇颖,贾东方,杨天新. 光电工程. 2019(07)
[3]High power diode-pumped passively mode-locked Nd:YVO4 laser at repetition rate of 3.2 GHz[J]. 程梦尧,王兆华,曹艳芳,孟祥昊,朱江峰,王军利,魏志义. Chinese Physics B. 2019(05)
[4]光源线宽对相干激光测风雷达探测性能的影响分析[J]. 冯力天,赵培娥,史晓丁,靳国华,杨泽后,周鼎富,侯天晋. 红外与激光工程. 2019(04)
[5]LD-pumped gas-cooled multislab Nd:glass laser amplification to joule level[J]. Wenfa Huang,Jiangfeng Wang,Xinghua Lu,Tingrui Huang,Jiangtao Guo,Wei Fan,Xuechun Li. High Power Laser Science and Engineering. 2018(02)
[6]Nd:YAG脉冲激光清洗技术研究[J]. 李鸿鹏,郭宝录. 光电技术应用. 2018(02)
[7]大功率激光器及其发展[J]. 王狮凌,房丰洲. 激光与光电子学进展. 2017(09)
[8]高平均功率固体激光器研究进展[J]. 甘啟俊,姜本学,张攀德,姜益光,陈水林,张龙. 激光与光电子学进展. 2017(01)
[9]Effects of 946-nm thermal shift and broadening on Nd3+:YAG laser performance[J]. Seyed Ebrahim Pourmand,Ghasem Rezaei. Chinese Physics B. 2015(12)
[10]Nd:YAG激光在口腔医学中的应用[J]. 丁一,肖诗梦,杨恒,孟姝. 华西口腔医学杂志. 2015(05)
博士论文
[1]可调谐掺镱光纤激光器理论和实验研究[D]. 韩辉云.河北师范大学 2019
[2]紧凑型高效能固体激光器关键技术研究[D]. 屈鹏飞.西安电子科技大学 2017
[3]Nd：YLF晶体特性及全固态激光器研究[D]. 潘淑娣.山东师范大学 2007
硕士论文
[1]端面泵浦Nd:YAG脉冲激光器输出特性与热效应研究[D]. 刘宇乾.长春理工大学 2019
[2]掺铒全光纤脉冲激光器及其倍频特性的研究[D]. 周心悟.北京工业大学 2018
[3]基于碘吸收谱外调制三次谐波解调的Nd:YAG激光器稳频技术研究[D]. 吴举才.哈尔滨工业大学 2016
[4]LD端泵Nd：GdVO4热透镜效应补偿技术的研究[D]. 马欲飞.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3445102
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