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象，重點理論研究和數(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)新點在于解析計算了激光晶體在高斯泵浦源下四階近似下的溫度場分布和由于溫度梯度引起的熱透鏡焦距。
　　 本文首先以四能級激光速率方程為基礎(chǔ)，討論了高斯光束對基模高斯振蕩光的性能的影響，計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空間的模式匹配程度對激

2、光器輸出特性的影響。
　　 其次，重點研究了由于溫度梯度引起的激光晶體的熱透鏡效應(yīng)問題，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)分析工具模擬計算了高斯泵浦源下，激光晶體中熱效應(yīng)對光波產(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