高功率LD側泵準連續(xù)腔內(nèi)倍頻全固體綠光激光器研究.pdf

1、全固體激光具有能量高、壽命長、方向性好、單色性和相干性強等特點，己成為國際激光產(chǎn)業(yè)新的開發(fā)及應用熱點。本論文以“LD側面泵浦腔內(nèi)倍頻全固態(tài)準連續(xù)綠光激光器”為研究中心，對激光工作物質內(nèi)增益分布特性、溫度分布特性、熱透鏡效應、熱致雙折射效應的原理及特點進行了研究；研究了大功率全固體激光諧振腔的動態(tài)特性；對采用內(nèi)腔倍頻方式工作的“LD側面泵浦雙棒串接腔內(nèi)倍頻全固態(tài)準連續(xù)185w綠光激光器”進行了系統(tǒng)的實驗研究，并對其實現(xiàn)產(chǎn)品化進行了理論分析

2、和實驗研究。論文工作的主要成果如下： 1、回顧了全固態(tài)激光器的發(fā)展過程，綜述了國內(nèi)外綠光激光器的研究進展。 2、為發(fā)展大功率全固體綠光激光器，這里回顧了全固體激光器的理論基礎?；谒俾史匠汤碚摚瑢τ趥让姹闷智粌?nèi)m個橫模振蕩的穩(wěn)態(tài)方程進行了研究；通過對激光二極管泵浦的全固態(tài)主動調(diào)Q脈沖激光器速率方程的分析，討論了影響脈沖激光器輸出能量、峰值功率、脈沖寬度及波形的因素。介紹了聲光調(diào)Q原理及器件的基本結構。利用非線性光學耦合波

3、方程，討論了非線性晶體受基波輻射極化產(chǎn)生二次諧波以及和頻產(chǎn)生的機理。分析了影響激光器倍頻效率的主要因素。 3、分析了側面泵浦激光介質中的溫度分布，研究了引起熱透鏡效應的幾種因素，給出了大功率泵浦條件下的熱透鏡焦距隨泵浦電流的變化趨勢。研究了固體激光棒中的熱應力分布，應力雙折射的起因及其補償方案。針對實驗目標和實驗條件，研究了適于大功率運行的激光諧振腔結構及其穩(wěn)定性，討論了雙棒串接V型折疊腔的像散及其控制問題。 4、從理論

4、上研究了腔內(nèi)倍頻非線性晶體的熱效應。利用ABCD傳輸矩陣，在模式匹配以及像散補償?shù)脑瓌t下，對于折疊腔的動態(tài)特性以及像散因素進行了分析。通過優(yōu)化諧振腔參數(shù)，使諧振腔具有熱透鏡不敏性，有效地控制了折疊腔具有的像散。針對實驗目標和實驗條件，選用聲光調(diào)Q開關，采用II類臨界相位匹配HGTR-KTP腔內(nèi)倍頻，在實驗中得到平均功率達96W的脈沖綠光輸出，測量了綠光輸出的波形及脈沖寬度。 5、采用傳輸矩陣從理論上研究了具有雙熱透鏡的V型固體激

5、光腔。分析了諧振腔在高功率運行時的動態(tài)特性，設計了一個能夠穩(wěn)定工作于更寬泵浦電流范圍內(nèi)的諧振腔。實驗中采用兩個LD側面泵浦模塊、Ⅱ類臨界相位匹配HGTR-KTP晶體腔內(nèi)倍頻、雙聲光調(diào)Q技術，在兩個半導體模塊泵浦電流均為21.6A時，獲得了185.21W準連續(xù)綠光激光輸出，2小時內(nèi)輸出不穩(wěn)定度小于2.55％。 對所開發(fā)的大功率綠激光的進行了實際應用研究，通過單光纖耦合輸出技術，采用高損傷閾值單芯光纖激光耦合輸出模塊，引導光纖輸出綠