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(zhì)量的激光光源在激光雷達(dá)、非線性頻率變換、工業(yè)加工等領(lǐng)域都具有重要應(yīng)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(diǎn)，但卻很難實(shí)現(xiàn)高功率和高光束質(zhì)量兼顧的激光輸出?；谥髡袷幖?jí)-功率放大級(jí)(MOPA)的全固態(tài)激光器則能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)具備高功率和高光束質(zhì)量的激光輸出。本文采用879nm半導(dǎo)體激光器作為泵浦源，復(fù)合Nd:GdVO4晶體作為激光工作物質(zhì)，對(duì) MOPA結(jié)構(gòu)的1.06μm激光器進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)分析，

2、以其獲得高重頻、高功率、高光束質(zhì)量的激光光源。
　　本文基于速率方程理論，推導(dǎo)了LD端面泵浦Nd:GdVO4激光器在連續(xù)、聲光調(diào)Q脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(dá)式；推導(dǎo)了MOPA激光器功率放大級(jí)穩(wěn)態(tài)、脈沖放大時(shí)的儲(chǔ)能、能量提取效率和輸入輸出功率的解析表達(dá)式；計(jì)算分析了879nmLD泵浦Nd:GdVO4晶體時(shí)放大級(jí)的能量提取效率和輸出、輸入能量密度的關(guān)系。對(duì)879nmLD端面泵浦復(fù)合

3、Nd:GdVO4激光器振蕩級(jí)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。單端泵浦方式下，在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)獲得了最高12.2W、光-光轉(zhuǎn)換效率42.2％的激光輸出；在f=100kHz重頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)獲得了最高24.5W、光-光轉(zhuǎn)換效率43.2%的激光輸出；在f=100kHz重頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)獲得了脈寬13.1ns、峰值功率17.7kW的脈沖激光輸出。同時(shí)提出了選用879nm的二分之一波片旋轉(zhuǎn)泵浦光

4、偏振方向，獲得單一偏振方向激光輸出的方案?；谡袷幖?jí)串聯(lián)兩級(jí)放大的MOPA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究了影響激光放大級(jí)性能的主要因素，得出入射信號(hào)光的偏振方向與放大級(jí)晶體c軸的方向平行、入射信號(hào)光光斑與放大級(jí)泵浦光斑最佳比值為0.8時(shí)功率放大級(jí)性能最佳。MOPA激光器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)獲得了30.6W的激光輸出，放大級(jí)的能量提取效率35.1%，系統(tǒng)光-光轉(zhuǎn)換效率約為40.3%。在振蕩級(jí)100kHz重頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，MOPA激光器獲得了平均功率27.9W、脈寬19.3