高功率LD側(cè)泵準(zhǔn)連續(xù)腔內(nèi)倍頻全固體綠光激光器研究.pdf

1、全固體激光具有能量高、壽命長(zhǎng)、方向性好、單色性和相干性強(qiáng)等特點(diǎn)，己成為國(guó)際激光產(chǎn)業(yè)新的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用熱點(diǎn)。本論文以“LD側(cè)面泵浦腔內(nèi)倍頻全固態(tài)準(zhǔn)連續(xù)綠光激光器”為研究中心，對(duì)激光工作物質(zhì)內(nèi)增益分布特性、溫度分布特性、熱透鏡效應(yīng)、熱致雙折射效應(yīng)的原理及特點(diǎn)進(jìn)行了研究；研究了大功率全固體激光諧振腔的動(dòng)態(tài)特性；對(duì)采用內(nèi)腔倍頻方式工作的“LD側(cè)面泵浦雙棒串接腔內(nèi)倍頻全固態(tài)準(zhǔn)連續(xù)185w綠光激光器”進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)其實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化進(jìn)行了理論分析

2、和實(shí)驗(yàn)研究。論文工作的主要成果如下： 1、回顧了全固態(tài)激光器的發(fā)展過(guò)程，綜述了國(guó)內(nèi)外綠光激光器的研究進(jìn)展。 2、為發(fā)展大功率全固體綠光激光器，這里回顧了全固體激光器的理論基礎(chǔ)?；谒俾史匠汤碚摚瑢?duì)于側(cè)面泵浦腔內(nèi)m個(gè)橫模振蕩的穩(wěn)態(tài)方程進(jìn)行了研究；通過(guò)對(duì)激光二極管泵浦的全固態(tài)主動(dòng)調(diào)Q脈沖激光器速率方程的分析，討論了影響脈沖激光器輸出能量、峰值功率、脈沖寬度及波形的因素。介紹了聲光調(diào)Q原理及器件的基本結(jié)構(gòu)。利用非線(xiàn)性光學(xué)耦合波

3、方程，討論了非線(xiàn)性晶體受基波輻射極化產(chǎn)生二次諧波以及和頻產(chǎn)生的機(jī)理。分析了影響激光器倍頻效率的主要因素。 3、分析了側(cè)面泵浦激光介質(zhì)中的溫度分布，研究了引起熱透鏡效應(yīng)的幾種因素，給出了大功率泵浦條件下的熱透鏡焦距隨泵浦電流的變化趨勢(shì)。研究了固體激光棒中的熱應(yīng)力分布，應(yīng)力雙折射的起因及其補(bǔ)償方案。針對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和實(shí)驗(yàn)條件，研究了適于大功率運(yùn)行的激光諧振腔結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性，討論了雙棒串接V型折疊腔的像散及其控制問(wèn)題。 4、從理論

4、上研究了腔內(nèi)倍頻非線(xiàn)性晶體的熱效應(yīng)。利用ABCD傳輸矩陣，在模式匹配以及像散補(bǔ)償?shù)脑瓌t下，對(duì)于折疊腔的動(dòng)態(tài)特性以及像散因素進(jìn)行了分析。通過(guò)優(yōu)化諧振腔參數(shù)，使諧振腔具有熱透鏡不敏性，有效地控制了折疊腔具有的像散。針對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和實(shí)驗(yàn)條件，選用聲光調(diào)Q開(kāi)關(guān)，采用II類(lèi)臨界相位匹配HGTR-KTP腔內(nèi)倍頻，在實(shí)驗(yàn)中得到平均功率達(dá)96W的脈沖綠光輸出，測(cè)量了綠光輸出的波形及脈沖寬度。 5、采用傳輸矩陣從理論上研究了具有雙熱透鏡的V型固體激

5、光腔。分析了諧振腔在高功率運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)特性，設(shè)計(jì)了一個(gè)能夠穩(wěn)定工作于更寬泵浦電流范圍內(nèi)的諧振腔。實(shí)驗(yàn)中采用兩個(gè)LD側(cè)面泵浦模塊、Ⅱ類(lèi)臨界相位匹配HGTR-KTP晶體腔內(nèi)倍頻、雙聲光調(diào)Q技術(shù)，在兩個(gè)半導(dǎo)體模塊泵浦電流均為21.6A時(shí)，獲得了185.21W準(zhǔn)連續(xù)綠光激光輸出，2小時(shí)內(nèi)輸出不穩(wěn)定度小于2.55％。 對(duì)所開(kāi)發(fā)的大功率綠激光的進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用研究，通過(guò)單光纖耦合輸出技術(shù)，采用高損傷閾值單芯光纖激光耦合輸出模塊，引導(dǎo)光纖輸出綠