輻射板條固體激光器理論與實驗初探.pdf

1、高功率固體激光器以其高效率、小體積、高可靠性、易于維護和較好的輸出光束質量等諸多優(yōu)點已經廣泛應用于工業(yè)加工、材料處理、軍事等多方面領域。但是對于傳統(tǒng)棒狀激光介質，由于抽運時圓棒的匯聚作用，難以做到均勻抽運，而板條狀激光介質可以有效地減少熱致雙折射和熱畸變等熱效應。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。但是為了獲得高質量的激光光束，需

2、要各激光光束之間實現(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、熱控容易的特點有效解決冷卻問題，減少固體激光介質工作時的熱效應。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)點是有效減少激光工作介質的溫度梯度，并且可以獲得高能量、高功率、高光束質量的相干合束激光輸出。主要研究的內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內的泵浦光分布及初步的實驗研究。
　　本研

3、究主要內容包括：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對固體激光器的工作物質的性質進行了簡單的介紹，并闡述了激光器速率方程和諧振腔的基本原理；設計并加工了釹玻璃輻射板條和激光器的諧振腔。⑶運用光束相干原理，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)形的高斯光束在遠場非相干合束和相干合束的光場分布，對模擬結果進行了比較；對相干合束的光束質量如何分析進行了敘述。⑷對光線追跡方法和蒙特

4、卡洛法進行了簡單的介紹，并使用計算機軟件 Tracepro對具有不同吸收系數(shù)的輻射板條內的泵浦光強分布進行了數(shù)值模擬；對模擬結果進行了比較分析發(fā)現(xiàn)，輻射板條激光器近場的輸出光應為9束，周圍的8個光強較強，而中間的1束光強較弱，并且隨著吸收系數(shù)的增加介質內的泵浦光均勻性越來越差。⑸進行了初步的實驗研究，實驗中采用了四脈沖氙燈泵浦的輻射板條固體激光器結構，冷卻方式為風冷。在近場得到了9束輸出光，在遠場得到了一束合束光。對實驗結果進行了簡單分