高亮度全固態(tài)激光器設計及連續(xù)波內腔中紅外PPLN光參量振蕩器研究.pdf

1、大功率、高亮度全固態(tài)激光器因具有輸出功率大，結構緊湊，光束質量好等優(yōu)點，在軍事上和工業(yè)上有廣泛的應用前景，是固體激光技術研究中的熱點。隨著激光二極管技術的進步，采用相應波長的線寬很窄的激光二極管直接泵浦激光介質在很大程度上降低了激光介質的熱沉積，對激光器的平穩(wěn)、高效的運轉更為有利，但是，熱效應仍然是大功率高亮度全固態(tài)激光器運轉的瓶頸。3～5μm中紅外波在探測、大氣監(jiān)測、光譜分析和激光雷達等方面更是有其獨特的優(yōu)勢。近年來，隨著非線性晶體P

2、PLN等的成熟及泵浦源的改進，利用光學參量振蕩器的非線性頻率變換技術獲得3～5μm中紅外光源引起了國內外科學家極大的興趣。 本論文主要通過熱效應研究來設計高亮度全固態(tài)激光器和利用內腔OPO實現(xiàn)連續(xù)運轉3.66～4.41μm中紅外光源這兩方面的工作，主要內容和創(chuàng)新點歸納如下： 1.對二極管激光器端面和側面泵浦的固體激光器中熱效應的產生和對激光器性能的影響，熱透鏡焦距的測量方法，以及熱效應的緩解和補償進行了詳細的理論研究和數(shù)

3、值模擬，為大功率、高亮度全固態(tài)激光器諧振腔的設計奠定了理論基礎； 2.利用諧振腔穩(wěn)定性探測法測量了側面泵浦的Nd:YAG激光器的熱透鏡焦距。根據(jù)熱透鏡焦距徑向切向的差異，繪制了不同腔長下熱透鏡處的振蕩光斑半徑與泵浦的U型曲線，并對之進行了詳細的實驗研究。研究表明，當激光器運行在切向分量的穩(wěn)區(qū)邊緣時輸出功率最大，光束質量較好，從而實現(xiàn)了大功率高亮度全固態(tài)激光器運轉； 3.建立了泵浦光為多頻時的連續(xù)內腔OPO的動力學模型，并

4、對閑頻光功率特性進行了理論分析和數(shù)值模擬，為實現(xiàn)腔內高功率密度和高的能量轉換效率奠定基礎； 4.設計了連續(xù)運轉3.66-4.41μm波的光參量振蕩器，以LD端面泵浦的Nd:YVO4激光器作為泵浦源，PPLN作為非線性晶體置于激光腔內，在國內首次實現(xiàn)了連續(xù)3.66～4.41μm波輸出。在PPLN極化周期為28.51μm，工作溫度為140℃條件下，LD功率為8.5W時，中紅外3.86μm波的輸出功率為155mW，光-光轉換效率為1.