LD端面泵浦Nd：YVO-,4--YVO-,4-復(fù)合晶體激光特性的研究.pdf

1、激光二極管(LD)泵浦的全固態(tài)激光器以高效率、結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)和全固化等特點(diǎn),在材料加工、軍事、醫(yī)療、科研等方面獲得了日益廣泛的應(yīng)用,目前已成為國(guó)際上新型固體激光器的研究和發(fā)展熱點(diǎn).但是由于激光工作物質(zhì)吸收泵浦能量而在激光晶體內(nèi)產(chǎn)生一定的溫度梯度,并且由于端面形變和熱效應(yīng)引起的激光晶體折射率的變化導(dǎo)致熱透鏡效應(yīng),影響了激光光束的質(zhì)量,給激光器的設(shè)計(jì)帶來(lái)了困難.為改善高功率激光器激光工作物質(zhì)的熱效應(yīng),本文采用先光膠后熱處理的鍵合

2、工藝,研制了Nd:YvO<,4>/YVO<,4>復(fù)合晶體,測(cè)試了復(fù)合晶體的激光特性,并與相同摻雜濃度和體積的單一晶體進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)熱鍵合晶體由于鍵合面處有效地?zé)醾鲗?dǎo),明顯的改善了熱鍵合晶體的熱透鏡效應(yīng);分析了復(fù)合晶體內(nèi)的溫度場(chǎng)分布,與單一晶體進(jìn)行了對(duì)比,進(jìn)一步證明了復(fù)合晶體具有良好的導(dǎo)熱特性.另一方面,波長(zhǎng)1570nm的人眼安全激光,在激光測(cè)距上有廣泛的應(yīng)用,全固態(tài)的光學(xué)參量振蕩激光器(Opfical Parametric Oscil

3、lator,簡(jiǎn)稱OPO)是實(shí)現(xiàn)1570nm人眼安全激光的主要技術(shù)途徑,KTA-OPO系統(tǒng)更是其中的研究熱點(diǎn)之一. 本論文主要對(duì)LD端面泵浦的Nd:YvO<,4>/ YVO<,4>復(fù)合晶體激光器以及調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)的Nd:YAG/KTA內(nèi)腔式單共振光參量振蕩激光器進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究.論文主要內(nèi)容概括為: 1、回顧了全固態(tài)激光器的歷史和發(fā)展;介紹了復(fù)合晶體的發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀;總結(jié)了腔內(nèi)倍頻激光器和1570rim人眼安全激光器

4、的研究現(xiàn)狀. 2、介紹了Nd:YvO<,4>/ YVO<,4>復(fù)合晶體的制備方法,比較分析了Nd:YVO<,4>單一晶體與Nd:YVO<,4>/ YVO<,4>復(fù)合晶體的基頻激光特性.實(shí)驗(yàn)證明復(fù)合晶體能夠有效地降低晶體內(nèi)的溫度梯度,減小由端面變形帶來(lái)的熱透鏡效應(yīng),在獲得高功率固體激光器方面有很大的應(yīng)用前景.目前我國(guó)對(duì)光學(xué)晶體的熱鍵合還處于起步階段,加快它的研究和發(fā)展,對(duì)促進(jìn)我國(guó)激光事業(yè)的發(fā)展有著十分重要的作用.3、分析了倍頻激光

5、器的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)理論和KTP晶體相位匹配理論,從理論及實(shí)驗(yàn)上研究了連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的LD端面泵浦Nd:YVO<,4>/YVO<,4>復(fù)合晶體KTP倍頻綠光激光器,采用V/Z兩種腔型,光.光轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到31.3﹪和37﹪.4、簡(jiǎn)單介紹了Cr<'4+>:YAG、GaAs被動(dòng)調(diào)Q理論,首次采用Nd:YVO<,4>/YVO<,4>復(fù)合晶體實(shí)現(xiàn)了調(diào)Q激光輸出,發(fā)現(xiàn)在相同泵浦功率下,相比單一晶體,復(fù)合晶體調(diào)Q激光輸出的脈寬更窄,重復(fù)頻率、單脈沖能量和峰值功

6、率更高,脈沖對(duì)稱性更好;在平面波近似下,根據(jù)速率方程理論模擬了調(diào)Q脈沖的輸出特性,發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)值和理論值相符合.5、在LDA側(cè)面泵浦的Nd:YAG激光器的諧振腔中置入非臨界相位匹配的KTA晶體,構(gòu)成內(nèi)腔式光學(xué)參量振蕩器(IOPO),采用平凹短腔結(jié)構(gòu),有效降低了閾值,實(shí)現(xiàn)了1570nm準(zhǔn)連續(xù)激光振蕩輸出.測(cè)量了不同聲光重復(fù)頻率和不同輸出透過率下1570nm激光輸出的各項(xiàng)特性參數(shù)以及對(duì)泵浦閾值和輸出脈沖波形的影響,并對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的飽和現(xiàn)象作了解

7、釋.當(dāng)泵浦電流14.5A,聲光重復(fù)頻率4KHZ,輸出透過率30﹪時(shí),在保持單脈沖輸出情況下,KTA-OPO獲得1570nm平均輸出出功率563.3mW,峰值功率達(dá)到5.6×10<'4>W.本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn);1.傳統(tǒng)的鍵合工藝使用高溫高壓的方法,導(dǎo)致熱鍵合面出現(xiàn)粒子的滲透,本文通過深度光膠的方法,即通過鍵合面處的精確拋光,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相同晶向的晶體的光膠,然后通過合適的熱處理,實(shí)現(xiàn)熱鍵合面處分子鍵的重排和滲透,從而達(dá)到穩(wěn)定鍵合的目的.2.以