輻射板條固體激光器理論與實(shí)驗(yàn)初探.pdf

1、高功率固體激光器以其高效率、小體積、高可靠性、易于維護(hù)和較好的輸出光束質(zhì)量等諸多優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)加工、材料處理、軍事等多方面領(lǐng)域。但是對(duì)于傳統(tǒng)棒狀激光介質(zhì)，由于抽運(yùn)時(shí)圓棒的匯聚作用，難以做到均勻抽運(yùn)，而板條狀激光介質(zhì)可以有效地減少熱致雙折射和熱畸變等熱效應(yīng)。因此，板條狀固體激光器可以獲得比棒狀固體激光器更好的光束質(zhì)量和更高的平均輸出功率。采用多激光束并聯(lián)合束，是獲得高功率激光輸出的另外一種重要方法。但是為了獲得高質(zhì)量的激光光束，需

2、要各激光光束之間實(shí)現(xiàn)相干耦合。采用這種輻射狀板條多通道并聯(lián)輸出激光的方案，可以利用板條面積大、熱控容易的特點(diǎn)有效解決冷卻問(wèn)題，減少固體激光介質(zhì)工作時(shí)的熱效應(yīng)。本課題主要討論的是輻射板條狀高功率固體激光器，其優(yōu)點(diǎn)是有效減少激光工作介質(zhì)的溫度梯度，并且可以獲得高能量、高功率、高光束質(zhì)量的相干合束激光輸出。主要研究的內(nèi)容是激光相干合束的理論分析，并且模擬了輻射板條固體激光器漫反射腔里激光工作介質(zhì)內(nèi)的泵浦光分布及初步的實(shí)驗(yàn)研究。
　　本研

3、究主要內(nèi)容包括：⑴概述了板條固體激光器的發(fā)展，并介紹了激光相干合束的概念、研究現(xiàn)狀及本文研究的目的。⑵對(duì)固體激光器的工作物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，并闡述了激光器速率方程和諧振腔的基本原理；設(shè)計(jì)并加工了釹玻璃輻射板條和激光器的諧振腔。⑶運(yùn)用光束相干原理，理論分析了高斯光束的相干合束公式，并模擬了9束成圓環(huán)形的高斯光束在遠(yuǎn)場(chǎng)非相干合束和相干合束的光場(chǎng)分布，對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了比較；對(duì)相干合束的光束質(zhì)量如何分析進(jìn)行了敘述。⑷對(duì)光線追跡方法和蒙特

4、卡洛法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，并使用計(jì)算機(jī)軟件 Tracepro對(duì)具有不同吸收系數(shù)的輻射板條內(nèi)的泵浦光強(qiáng)分布進(jìn)行了數(shù)值模擬；對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了比較分析發(fā)現(xiàn)，輻射板條激光器近場(chǎng)的輸出光應(yīng)為9束，周圍的8個(gè)光強(qiáng)較強(qiáng)，而中間的1束光強(qiáng)較弱，并且隨著吸收系數(shù)的增加介質(zhì)內(nèi)的泵浦光均勻性越來(lái)越差。⑸進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)中采用了四脈沖氙燈泵浦的輻射板條固體激光器結(jié)構(gòu)，冷卻方式為風(fēng)冷。在近場(chǎng)得到了9束輸出光，在遠(yuǎn)場(chǎng)得到了一束合束光。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了簡(jiǎn)單分