高亮度全固態(tài)激光器設(shè)計及連續(xù)波內(nèi)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(jié)構(gòu)緊湊，光束質(zhì)量好等優(yōu)點，在軍事上和工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用前景，是固體激光技術(shù)研究中的熱點。隨著激光二極管技術(shù)的進步，采用相應(yīng)波長的線寬很窄的激光二極管直接泵浦激光介質(zhì)在很大程度上降低了激光介質(zhì)的熱沉積，對激光器的平穩(wěn)、高效的運轉(zhuǎn)更為有利，但是，熱效應(yīng)仍然是大功率高亮度全固態(tài)激光器運轉(zhuǎn)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(xué)參量振蕩器的非線性頻率變換技術(shù)獲得3～5μm中紅外光源引起了國內(nèi)外科學(xué)家極大的興趣。 本論文主要通過熱效應(yīng)研究來設(shè)計高亮度全固態(tài)激光器和利用內(nèi)腔OPO實現(xiàn)連續(xù)運轉(zhuǎn)3.66～4.41μm中紅外光源這兩方面的工作，主要內(nèi)容和創(chuàng)新點歸納如下： 1.對二極管激光器端面和側(cè)面泵浦的固體激光器中熱效應(yīng)的產(chǎn)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(yīng)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(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)； 2.利用諧振腔穩(wěn)定性探測法測量了側(cè)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(zhì)量較好，從而實現(xiàn)了大功率高亮度全固態(tài)激光器運轉(zhuǎn)； 3.建立了泵浦光為多頻時的連續(xù)內(nèi)腔OPO的動力學(xué)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(nèi)高功率密度和高的能量轉(zhuǎn)換效率奠定基礎(chǔ)； 4.設(shè)計了連續(xù)運轉(zhuǎn)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(nèi)，在國內(nèi)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(zhuǎn)換效率為1.