二极管直接泵浦高效率Nd:YLF混合腔固体激光技术研究

发布时间：2024-07-10 20:05

　　本文以二极管直接泵浦高效率Nd:YLF激光器为主要研究对象,重点研究了InnoSlab混合腔的数值仿真与设计方法、Nd:YLF晶体的热效应、以及在准连续和连续状态下高功率1047nm激光技术。并针对二极管激光器叠阵与Nd:YLF晶体的耦合传输问题,设计了大口径泵浦光耦合系统,晶体介质实现了高效均匀长程吸收。本文的主要研究成果包括:1)陈述了二极管激光泵浦的固体激光器从二十世纪至今的发展,直接泵浦方式的原理及其优势,以及直接泵浦技术的发展历程。2)通过Matlab计算与仿真实现了 InnoSlab混合腔,并通过Zemax软件设计了大口径光斑的泵浦耦合系统。在谐振腔设计上,采用了 InnoSlab的腔型结构,水平方向设计为共焦离轴非稳腔,在竖直方向上是平凹稳定腔。在泵浦耦合系统的设计上,通过一个双曲透镜和一个柱透镜对泵浦光斑进行整形,整形后的尺寸为15mm×0.8mm。3)对晶体的热效应进行了解析分析和数值模拟。首先,分析了采用直接泵浦方式和传统泵浦方式时晶体上的温度分布,并对比研究了泵浦区域的宽度和晶体掺杂浓度对温度分布带来的影响。其次,分析了晶体上的热应力分布,并计算了不同泵浦方式所能...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?Ｎｄ：ＹＬＦ能级跃迁??３??

当亚稳态４Ｆ３／２能级（激光上能级）上的粒子不断累积，达到一定数量的时候，便会实现??粒子数反转，亚稳态４Ｆ３，２能级上的粒子继而通过受激辐射的方式，跃迁到基态能级上，??从而实现激光输出。如图１．１所示。??十…二?卜…」??无辐射跃迁????＂＂?４？３／２??受激辐射??１....

图13间接泵浦和直接泵浦Nd:YAG激光器实验结果对比

经理论推算和实验验证可以得出：??１）直接泵浦（８６９ｎｍ，８８５ｎｍ）普遍比间接泵浦（８０４ｎｍ，?８０７ｎｍ）斜率效率更高，??阈值功率更低，斜率效率增加了?１２％；??２）基态热激发直接泵浦（８８５ｎｍ）的斜率效率比传统间接泵浦（８０８ｎｍ）方式增加??了?１２％，比基态直....

图１．４?８８５ｎｍ直接泵浦激光器（ａ）?Ｎｄ：ＹＡＧ品体掺杂浓度为２．４ａｔ．％?（ｂ）输出镜反射率为９５％??

２００１年，Ｒ丄ａｖｉ［２２］等人利用光纤耦合的大功率ＬＤ替代了钛蓝宝石激光器，将??Ｎｄ：ＹＡＧ激光器的输出功率从毫瓦级（ｍＷ）提升到了瓦级（Ｗ），从而使得直接泵浦??Ｎｄ：ＹＡＧ激光器的输出功率有了量级丨：的提升。实验装置如图１．５所示：??Ｏｕｔｐｕｔ?Ｃｏｕｐｌｅｒ?Ｗａ....

图1.5SSSnm光纤藕合LD直接泵浦Nd:YAG激光器

Ａｂｓｏｒｂｅｄ?Ｐｏｗｅｒ?（Ｗ）?Ａｂｓｏｒｂｅｄ?Ｐｏｗｅｒ?（Ｗ）??（ａ）?（ｂ）??．４?８８５ｎｍ直接泵浦激光器（ａ）?Ｎｄ：ＹＡＧ品体掺杂浓度为２．４ａｔ．％?（ｂ）输出镜反射率为９５％２００４年，Ｓ．Ｇｏｌｄｒｍｇ［２１］等人用实验证明了泵浦带和激光上能级之间的....

本文编号：4004660