全固態(tài)高功率Nd：YAG激光器及其二次與四次諧波產(chǎn)生的研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的激光器相比，激光二極管(LD)泵浦的全固態(tài)激光器具有重量輕、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、光束質(zhì)量高、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)費(fèi)用低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)使其逐步替代氣體、染料等激光器而在軍事、工業(yè)、醫(yī)療、科研以及通訊等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。利用非線性頻率變換技術(shù)，使近紅外的光波變頻后產(chǎn)生的激光拓展了激光器在實(shí)際中的應(yīng)用領(lǐng)域。如532nm的激光在激光醫(yī)學(xué)、激光顯示方面有著廣闊的應(yīng)用前景；而波長(zhǎng)更短的266nm紫外激光器在精密材料加工、光刻、光印刷等領(lǐng)域則有著

2、獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 本論文的主要工作如下： 1．從理論上分析了多向側(cè)面泵浦激光介質(zhì)中泵浦能量的分布情況，模擬不同泵浦結(jié)構(gòu)下泵浦光強(qiáng)在介質(zhì)中的分布。并以三向泵浦為例，建立熱傳導(dǎo)方程并對(duì)激光介質(zhì)內(nèi)的溫度分布情況進(jìn)行模擬。再根據(jù)溫度梯度與熱透鏡焦距的關(guān)系，得出熱焦距隨泵浦功率的變化曲線，并介紹了對(duì)熱透鏡效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?。最后從?cè)面泵浦情況下泵浦光與振蕩光的交疊積分出發(fā)，計(jì)算了閾值泵浦功率、斜效率和輸出功率隨不同參數(shù)之間的變化關(guān)系。

3、 2．對(duì)幾種常用的紫外非線性晶體的特性進(jìn)行分析，比較各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并針對(duì)CLBO晶體與BBO晶體，分析了負(fù)單軸晶體Ⅰ類臨界相位匹配方式，討論了不同晶體的相位匹配角、有效非線性倍頻系數(shù)以及角度相位匹配中存在的一些問題，在討論晶體允許角時(shí)，先利用級(jí)數(shù)展開的方法計(jì)算了晶體的允許角，又根據(jù)晶體自身的特點(diǎn)，分析了在主平面內(nèi)與垂直于主平面的平面內(nèi)允許角的投影分量，經(jīng)計(jì)算后得出這兩種晶體在平行于主平面的平面內(nèi)允許角遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于另一個(gè)投影分量，從而

4、直接影響著相位匹配的實(shí)現(xiàn)與輸出的光束質(zhì)量。最后介紹了CLBO晶體的防潮措施。 3．分析了用于倍頻的非線性晶體中的相位失配情況；在此基礎(chǔ)上給出了平面波近似下與高斯光束下倍頻效率的表達(dá)式，并分析了倍頻效率的影響因素；介紹了聚焦透鏡的選擇方法；最后分析了非線性晶體溫度變化對(duì)倍頻效率的影響情況。 4．在對(duì)平—平直腔與平—凹直腔比較分析腔參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性影響的情況下，選擇合適的腔型和參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 首先對(duì)綠光生成系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)

5、節(jié)，在腔長(zhǎng)為265mm、電流為45A、重復(fù)頻率為17kHz時(shí)得到了最大輸出功率為80W的穩(wěn)定綠光輸出。改變腔型，在系統(tǒng)中引入布儒斯特鏡對(duì)基頻光進(jìn)行分光，使其實(shí)現(xiàn)兩路同時(shí)振蕩，并在其中一路中加入倍頻晶體進(jìn)行倍頻，實(shí)現(xiàn)了綠光與基頻光同時(shí)輸出。在直腔的情況下，選擇合適的聚焦透鏡焦距值后先用垂直切割的BBO晶體進(jìn)行四倍頻實(shí)驗(yàn)，在泵浦電流為33.2A時(shí)獲得了607mW的紫外光輸出。 然后用以布儒斯特角切割的CLBO晶體分別進(jìn)行了準(zhǔn)連續(xù)紫外