LD泵浦Er,Yb-YAB激光器熱效應(yīng)的研究.pdf

1、由于1.5μm波段的激光在光纖中傳輸時損耗較低、對應(yīng)著大氣的第三個低損耗傳輸窗口而且對人眼比較安全等優(yōu)點，因此在光纖通訊、量子信息傳輸、國防軍事以及醫(yī)學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。正因為1.5μm波段激光的這些特殊性能以及重要的用途，1.5μm波段激光器的研制受到了極大的關(guān)注。目前產(chǎn)生1.5μm波段激光的方法主要有拉曼激光器、光纖激光器、光學(xué)參量法以及固體激光器。
　　隨著科學(xué)研究的進(jìn)一步發(fā)展，量子光學(xué)及量子信息的實驗研究對激光光源的性能提

2、出了更高的要求，實驗中需要一臺噪聲低、穩(wěn)定性好的單頻激光器。目前實驗中所用的激光光源一種是光纖激光器，其量子噪聲較高，實驗中需要通過模清潔器來降低噪聲，而模清潔器給實驗帶來了較大的損耗;另一種光源則是1064nm激光器通過非線性頻率變換的方法產(chǎn)生的OPO激光器，這種光源由于系統(tǒng)龐大，運(yùn)行中穩(wěn)定性較差。與其它方法相比，LD端面泵浦激光增益介質(zhì)獲得的1.5μm波段激光器，通常情況下可以滿足噪聲低、穩(wěn)定性好的要求，因此，我們的目的就是在實驗上

3、獲得一臺低噪聲穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的固體激光器，實驗中我們所用的激光增益介質(zhì)為Er, Yb∶YAB晶體。
　　與Nd∶YVO4及Nd∶YAG激光晶體相比，Er，Yb∶YAB晶體的熱性質(zhì)較差，實驗中熱效應(yīng)非常嚴(yán)重，因此，在我們的實驗中，降低熱效應(yīng)并減小熱效應(yīng)對激光器輸出性能的影響是我們需要克服的主要困難。
　　實驗中我們詳細(xì)分析了固體激光器中的熱效應(yīng)，以及熱效應(yīng)對激光器的影響，分析了我們的激光器中熱效應(yīng)嚴(yán)重的原因。通過改進(jìn)，一定程度上降低

4、了激光器的熱效應(yīng)，實驗獲得了290mW的連續(xù)單橫模1.5μm激光輸出，本文的主要研究內(nèi)容包括:
　　1.詳細(xì)的分析了固體激光器中熱量沉積的原因，分析了熱致衍射損耗、熱透鏡效應(yīng)、熱致雙折射以及熱退偏效應(yīng)，并分析了一些克服并補(bǔ)償這些熱效應(yīng)的措施。
　　2.不同實驗條件下，我們利用有限元分析軟件模擬了激光晶體內(nèi)部的溫度場分布，在不同聚焦位置的模擬中，當(dāng)泵浦光聚焦到晶體前表面時，晶體內(nèi)的最高溫度為810℃，聚焦到晶體內(nèi)100μm處時

5、最高溫度為811.7℃，而聚焦到晶體中心和后表面時最高溫度分別為581.7℃和377℃。在我們的實驗?zāi)Ｐ椭校w內(nèi)的縱向熱流主要依靠端面空氣對流實現(xiàn)，因此，我們利用有限元的方法分析了考慮端面空氣對流和不考慮端面空氣對流時的溫度場分布，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，端面空氣對流幾乎對晶體內(nèi)的溫度場分布沒有影響，也就是說晶體內(nèi)部的縱向熱流很小，即晶體內(nèi)的熱幾乎全部沿徑向流出，因此徑向溫度梯度很大，這是熱效應(yīng)嚴(yán)重的一方面原因。
　　3.我們利用刀片法在實驗