高亮度多级固体激光放大系统及光参量振荡技术的研究
发布时间：2022-01-23 15:11
本论文主要研究内容包含两部分：基于球差补偿理论的高功率、高光束质量主振荡放大（MOPA）激光器的设计与实现；高功率、高斜效率的光参量振荡器（OPO）的研究与实现。高功率光参量振荡器的实现离不开高功率、高光束质量的激光泵浦源。本文采用的主振荡放大激光器是一种非常常见的高功率激光器实现方案。而高功率固体激光器在进行激光放大的同时往往伴随着光束质量的恶化,本文对热致球差现象进行了理论分析,分析结果表明热致球差是引起光束质量恶化的一个重要原因。通过数值模拟,还发现光束的波前球差将随着激光光束的传播而发生变化,甚至由正球差转变为负球差。利用这一特性,可以使用热致球差来补偿激光光束波前自身的球差。实验中分别选取了输出光束质量较好的侧面泵浦激光器和光纤激光器作为主振荡器,使用端面泵浦激光放大器进行功率放大。两个相同的激光放大器成为一组,激光光束波前在经过第一个放大器后引入正球差,经过一定距离的传播后球差转负,再使用相同的放大器进行球差补偿。通过波前球差补偿技术,在侧面泵浦-端面泵浦混合MOPA和光纤-固体混合MOPA实验中获得了高功率、高光束质量的激光输出,其中光纤-固体混合MOPA实验中,通过两级...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题的背景与意义
1.2 中红外光参量振荡器发展概况
1.2.1 高光束质量泵浦源激光器发展概况
1.2.2 非线性光学晶体发展概况
1.2.3 中红外光参量振荡器发展近况
1.3 论文主要内容及研究成果
1.3.1 论文主要内容
1.3.2 研究成果
第二章 光束波前球差补偿改善光束质量的理论分析
2.1 引言
2.2 激光介质中的热致球差效应
2.2.1 侧面泵浦Nd：YAG晶体中的热致球差效应
2.2.2 端面泵浦Nd：YV04晶体中的热致球差效应
2.3 球差对激光光束质量的影响
2.3.1 M~2因子与光束复振幅分布的关系
2.3.2 光束传播过程中其波前球差的演化
2.4 激光振荡器中球差效应以及光束质量控制理论
2.4.1 增益介质引入球差后的激光振荡器分析
2.4.2 激光放大器中的球差补偿以获得光束质量的改善
2.5 小结
第三章 基于光束波前球差补偿的激光振荡-放大系统
3.1 引言
3.2 侧面泵浦激光振荡器
3.2.1 侧面泵浦激光模块性能测量
3.2.2 侧面泵浦激光模块搭建的动态稳定腔
3.3 侧面泵浦-端面泵浦混合放大MOPA系统
3.3.1 端面泵浦激光放大模块
3.3.2 侧面泵浦-端面泵浦混合激光系统
3.4 光纤-固体混合放大MOPA系统
3.4.1 光纤-固体混合放大MOPA系统实验装置
3.4.2 光纤-固体混合放大MOPA系统输出光束特性
3.5 小结
第四章 光参量振荡器的理论分析
4.1 引言
4.2 光参量振荡的理论模型
4.3 光参量发生器(OPG)过程的数值模拟
4.3.1 单纵模泵浦的光参量发生器模拟
4.3.2 多纵模泵浦的光参量发生器模拟
4.4 光参量振荡器(OPO)的数值模拟
4.4.1 泵浦光对光参量振荡器输出特性的影响
4.4.2 闲频光吸收对光参量振荡器输出特性的影响
4.4.3 输出镜反射率对光参量振荡器输出特性的影响
4.5 小结
第五章 基于PPLN晶体的光参量振荡器实验研究
5.1 引言
5.2 闲频光吸收对光参量振荡器输出的影响
5.2.1 脉冲输出光参量振荡器实验系统
5.2.2 脉冲光参量振荡器输出特性分析
5.3 腔镜反射率对光参量振荡器的影响
5.3.1 连续输出光参量振荡系统及其输出特性分析
5.3.2 高功率连续光参量振荡器实验系统
5.4 小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 论文创新点
6.3 工作展望
参考文献
作者简历及在学期间取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]21W、56MHz Nd∶YVO4皮秒脉冲激光放大器[J]. 麻云凤,余锦,牛岗,张晶,赵天卓,闫莹,张雪,樊仲维. 中国激光. 2013(03)
[2]LD端面泵浦Nd∶YVO4激光放大器的理论及实验[J]. 黄科,樊仲维,余锦,石朝辉,王小发,黄玉涛. 激光与红外. 2011(08)
[3]Mid-infrared optical parametric oscillator based on ZnGeP2 pumped by 2-μm laser[J]. 彭跃峰,魏星斌,王卫民. Chinese Optics Letters. 2011(06)
[4]基于周期极化钽酸锂晶体的光参变振荡器技术研究[J]. 魏星斌,彭跃峰,王卫民,陈兴无,王春华,谢刚. 光学学报. 2011(06)
[5]热效应对固体激光器偏振特性和基模输出特性的影响[J]. 董延涛,赵智刚,刘崇,陈军. 中国激光. 2009(07)
本文编号：3604610
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题的背景与意义
1.2 中红外光参量振荡器发展概况
1.2.1 高光束质量泵浦源激光器发展概况
1.2.2 非线性光学晶体发展概况
1.2.3 中红外光参量振荡器发展近况
1.3 论文主要内容及研究成果
1.3.1 论文主要内容
1.3.2 研究成果
第二章 光束波前球差补偿改善光束质量的理论分析
2.1 引言
2.2 激光介质中的热致球差效应
2.2.1 侧面泵浦Nd：YAG晶体中的热致球差效应
2.2.2 端面泵浦Nd：YV04晶体中的热致球差效应
2.3 球差对激光光束质量的影响
2.3.1 M~2因子与光束复振幅分布的关系
2.3.2 光束传播过程中其波前球差的演化
2.4 激光振荡器中球差效应以及光束质量控制理论
2.4.1 增益介质引入球差后的激光振荡器分析
2.4.2 激光放大器中的球差补偿以获得光束质量的改善
2.5 小结
第三章 基于光束波前球差补偿的激光振荡-放大系统
3.1 引言
3.2 侧面泵浦激光振荡器
3.2.1 侧面泵浦激光模块性能测量
3.2.2 侧面泵浦激光模块搭建的动态稳定腔
3.3 侧面泵浦-端面泵浦混合放大MOPA系统
3.3.1 端面泵浦激光放大模块
3.3.2 侧面泵浦-端面泵浦混合激光系统
3.4 光纤-固体混合放大MOPA系统
3.4.1 光纤-固体混合放大MOPA系统实验装置
3.4.2 光纤-固体混合放大MOPA系统输出光束特性
3.5 小结
第四章 光参量振荡器的理论分析
4.1 引言
4.2 光参量振荡的理论模型
4.3 光参量发生器(OPG)过程的数值模拟
4.3.1 单纵模泵浦的光参量发生器模拟
4.3.2 多纵模泵浦的光参量发生器模拟
4.4 光参量振荡器(OPO)的数值模拟
4.4.1 泵浦光对光参量振荡器输出特性的影响
4.4.2 闲频光吸收对光参量振荡器输出特性的影响
4.4.3 输出镜反射率对光参量振荡器输出特性的影响
4.5 小结
第五章 基于PPLN晶体的光参量振荡器实验研究
5.1 引言
5.2 闲频光吸收对光参量振荡器输出的影响
5.2.1 脉冲输出光参量振荡器实验系统
5.2.2 脉冲光参量振荡器输出特性分析
5.3 腔镜反射率对光参量振荡器的影响
5.3.1 连续输出光参量振荡系统及其输出特性分析
5.3.2 高功率连续光参量振荡器实验系统
5.4 小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 论文创新点
6.3 工作展望
参考文献
作者简历及在学期间取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]21W、56MHz Nd∶YVO4皮秒脉冲激光放大器[J]. 麻云凤,余锦,牛岗,张晶,赵天卓,闫莹,张雪,樊仲维. 中国激光. 2013(03)
[2]LD端面泵浦Nd∶YVO4激光放大器的理论及实验[J]. 黄科,樊仲维,余锦,石朝辉,王小发,黄玉涛. 激光与红外. 2011(08)
[3]Mid-infrared optical parametric oscillator based on ZnGeP2 pumped by 2-μm laser[J]. 彭跃峰,魏星斌,王卫民. Chinese Optics Letters. 2011(06)
[4]基于周期极化钽酸锂晶体的光参变振荡器技术研究[J]. 魏星斌,彭跃峰,王卫民,陈兴无,王春华,谢刚. 光学学报. 2011(06)
[5]热效应对固体激光器偏振特性和基模输出特性的影响[J]. 董延涛,赵智刚,刘崇,陈军. 中国激光. 2009(07)
本文编号：3604610
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3604610.html
