二極管泵浦固體激光器中晶體熱效應(yīng)的研究.pdf

1、熱效應(yīng)是影響固體激光器性能的重要因素，本文以二極管泵浦固體激光器為研究對(duì)象，重點(diǎn)理論研究和數(shù)值模擬了激光器中激光晶體的熱透鏡效應(yīng)，并討論了熱透鏡的彌散效應(yīng)。創(chuàng)新點(diǎn)在于解析計(jì)算了激光晶體在高斯泵浦源下四階近似下的溫度場(chǎng)分布和由于溫度梯度引起的熱透鏡焦距。
　　 本文首先以四能級(jí)激光速率方程為基礎(chǔ)，討論了高斯光束對(duì)基模高斯振蕩光的性能的影響，計(jì)算了泵浦光和低階模式高斯振蕩光的交疊積分，并分析了泵浦光和振蕩光光場(chǎng)空間的模式匹配程度對(duì)激

2、光器輸出特性的影響。
　　 其次，重點(diǎn)研究了由于溫度梯度引起的激光晶體的熱透鏡效應(yīng)問(wèn)題，研究步驟是一.討論了高斯光束和超高斯光束泵浦源的光強(qiáng)分布；二.假設(shè)晶體側(cè)面保持恒定的溫度，討論了不同泵浦源下，激光晶體的三維溫度場(chǎng)的分布。解析推導(dǎo)出了高斯光束泵浦源下，激光晶體的三維溫度場(chǎng)的四階近似表達(dá)式，數(shù)值模擬了超高斯泵浦源下激光晶體的三維溫度場(chǎng)分布；三.理論推導(dǎo)了高斯泵浦源下，激光晶體的熱透鏡焦距。
　　 為了直觀清晰地表現(xiàn)晶體

3、的熱透鏡效應(yīng)，利用有限元軟件和數(shù)學(xué)分析工具模擬計(jì)算了高斯泵浦源下，激光晶體中熱效應(yīng)對(duì)光波產(chǎn)生的相位差，并研究了熱透鏡焦距沿晶體徑向的變化規(guī)律。研究表明，通常情況下熱透鏡為非理想光學(xué)透鏡，平面光波通過(guò)晶體將變?yōu)榉乔蛎娌?，出射后形成彌散斑?br>　　 本文提出了一種判斷熱透鏡這種彌散效應(yīng)大小的數(shù)學(xué)參數(shù)M，定義為最小彌散斑半徑與衍射極限光斑半徑的比值。利用幾何光學(xué)的方法研究了M參數(shù)隨泵浦功率和泵浦光半徑的變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，最小光斑到晶體