碟片激光器熱焦距的高精度測量及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、碟片激光器的概念，是在半導(dǎo)體泵浦固體激光器（DPSSL）的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展出來的能同時(shí)實(shí)現(xiàn)高輸出功率、高光光效率、高光束質(zhì)量的激光器。碟片激光器的優(yōu)勢來自于碟片較大的面積體積比以及Yb:YAG晶體較低的量子缺陷，而這兩者共同作用下使得碟片激光器能實(shí)現(xiàn)高效的冷卻從而只存在很弱的熱畸變效應(yīng)。但是，碟片晶體吸收能量中的一部分會(huì)以熱量的形式儲(chǔ)存起來從而使晶體內(nèi)部出現(xiàn)徑向的溫度梯度，這導(dǎo)致了熱透鏡效應(yīng)。因此，一個(gè)碟片激光器的諧振腔可以視為一個(gè)擁有

2、內(nèi)部透鏡的諧振腔。碟片激光器光焦度的精確測量就變得尤為重要了，尤其是對(duì)基模運(yùn)行的碟片激光器來說。
　　本文從碟片Yb:YAG晶體的熱效應(yīng)分析模型出發(fā)，求解了在泵浦光斑的不同超高斯因子條件下碟片的溫度、應(yīng)力及應(yīng)變分布，討論了由溫度梯度、軸向熱應(yīng)變、熱應(yīng)變致雙折射以及碟片晶體形變導(dǎo)致的總OPD并強(qiáng)調(diào)了測量球形OPD（等效光焦距）的實(shí)踐意義。然后從碟片穩(wěn)區(qū)入手，總結(jié)了基于穩(wěn)區(qū)的二步平移法測量碟片熱焦距。以測得的熱焦距為中心縮小穩(wěn)區(qū)設(shè)計(jì)出

3、一系列碟片表面基模光斑半徑各不相同的腔型，并探討了基模光斑半徑與泵浦光斑半徑之比對(duì)光束質(zhì)量的影響。接著，通過實(shí)驗(yàn)精確測得了碟片晶體的光焦度，在測得結(jié)果的基礎(chǔ)上得到了光束質(zhì)量隨基模光斑半徑與泵浦光斑半徑之比的增大先變好再變差的結(jié)論，并得到了120W的近基模輸出，M2為1.5，光光效率為約40％。最后，通過雙V腔的實(shí)驗(yàn)，證明了這種概念的可行性，為以后泵浦光斑較大或者泵浦功率調(diào)諧范圍較大（光焦度范圍較大）的情況下激光器在全功率下都能得到較高光