LD泵浦Nd-GdVO4 MOPA激光器的研究.pdf

1、具有高重頻、高功率、高光束質量的激光光源在激光雷達、非線性頻率變換、工業(yè)加工等領域都具有重要應用。傳統(tǒng)的LD泵浦全固體激光器雖然具有高效率、小體積等優(yōu)點，但卻很難實現(xiàn)高功率和高光束質量兼顧的激光輸出?；谥髡袷幖?功率放大級(MOPA)的全固態(tài)激光器則能夠實現(xiàn)同時具備高功率和高光束質量的激光輸出。本文采用879nm半導體激光器作為泵浦源，復合Nd:GdVO4晶體作為激光工作物質，對 MOPA結構的1.06μm激光器進行了理論和實驗分析，

2、以其獲得高重頻、高功率、高光束質量的激光光源。
　　本文基于速率方程理論，推導了LD端面泵浦Nd:GdVO4激光器在連續(xù)、聲光調Q脈沖運轉時的閾值泵浦功率、輸出功率、單脈沖能量、脈沖寬度和脈沖峰值功率的解析表達式；推導了MOPA激光器功率放大級穩(wěn)態(tài)、脈沖放大時的儲能、能量提取效率和輸入輸出功率的解析表達式；計算分析了879nmLD泵浦Nd:GdVO4晶體時放大級的能量提取效率和輸出、輸入能量密度的關系。對879nmLD端面泵浦復合

3、Nd:GdVO4激光器振蕩級進行了實驗研究。單端泵浦方式下，在連續(xù)運轉時獲得了最高12.2W、光-光轉換效率42.2％的激光輸出；在f=100kHz重頻運轉時獲得了脈寬17.5ns、峰值功率4.9kW的脈沖激光輸出。雙端端泵浦方式下，在連續(xù)運轉時獲得了最高24.5W、光-光轉換效率43.2%的激光輸出；在f=100kHz重頻運轉時獲得了脈寬13.1ns、峰值功率17.7kW的脈沖激光輸出。同時提出了選用879nm的二分之一波片旋轉泵浦光

4、偏振方向，獲得單一偏振方向激光輸出的方案。基于振蕩級串聯(lián)兩級放大的MOPA系統(tǒng)結構研究了影響激光放大級性能的主要因素，得出入射信號光的偏振方向與放大級晶體c軸的方向平行、入射信號光光斑與放大級泵浦光斑最佳比值為0.8時功率放大級性能最佳。MOPA激光器連續(xù)運轉時獲得了30.6W的激光輸出，放大級的能量提取效率35.1%，系統(tǒng)光-光轉換效率約為40.3%。在振蕩級100kHz重頻運轉時，MOPA激光器獲得了平均功率27.9W、脈寬19.3