微片激光器的溫度特性研究.pdf

1、自1960年美國物理學家梅曼使用閃光燈泵浦紅寶石晶體獲得694 nm的紅色激光以來，激光技術開啟了高速發(fā)展的步伐，如今在現(xiàn)代社會生活的各個方面都出現(xiàn)了它們的應用。使用片狀的摻雜晶體作為增益介質的微片激光器相比于傳統(tǒng)的激光器有著體積小、光束質量高、單位體積功率大的優(yōu)點，在光纖通信、空間通訊、大氣研究、醫(yī)療器械等領域都有深入的研究。此外，微片激光器的雙模輸出拍頻已經成為具備競爭力的光生毫米波方案。
　　與普通的固體激光器一樣，微片激光

2、器的輸出性能同樣受晶體熱效應的嚴重影響。本文對微片晶體的熱效應進行了理論和仿真分析，并對晶體熱效應引起的激光頻譜特性變化進行了實驗研究。具體有以下幾個方面：
　　（1）簡單概述了微片激光器的發(fā)展歷程，并介紹了光生毫米波技術的實現(xiàn)方案及應用前景，然后重點對國外和國內微片激光器的研究近況分別進行了說明。
　?。?）闡述了激光產生的基礎及穩(wěn)定放大的條件，并探討了激光器的三個組成部分，隨后對常見的激光增益介質材料進行介紹和比較。在推

3、導微片激光器的穩(wěn)態(tài)速率方程的基礎上，討論了微片激光器的工作特性及其影響因素，為提高微片激光器的輸出光束質量提供了參考。理論分析微片激光器的溫度漂移現(xiàn)象，得到激光波長和晶體中心溫度呈線性關系的結論。
　?。?）理論分析微片晶體的熱效應，并使用有限元法對微片激光器增益介質的熱傳導模型進行了研究。微片晶體熱效應產生的本質原因在于泵浦源在晶體內部產生的廢熱，熱效應會導致微片晶體腔長和折射率的改變。通過ANSYS熱分析，得到了微片晶體的熱傳

4、導模型。熱分析結果表明，LD泵浦功率和溫控溫度二者與晶體中心溫度均呈線性關系。在仿真數(shù)值范圍內，熱沉與晶體間的熱傳導系數(shù)只影響晶體溫度差，選定合適的熱傳導方式能獲得良好的散熱效果，但存在散熱極限。
　?。?）對微片激光器的縱模理論及單縱模、雙縱模的形成條件進行了介紹，通過實驗對微片激光器的溫度特性和熱致頻譜匹配進行了研究。實驗結果表明，單頻激光的功率與溫控溫度近似為負線性關系，溫控溫度每升高10℃，激光功率下降約18％；激光波長與