基于復合陶瓷多晶的全固態(tài)高功率綠光激光器的研究.pdf

1、激光二極管泵浦的高重復頻率、高平均功率、綠光固體激光器,由于具有效率高、光束質(zhì)量好、體積小、壽命長、運轉(zhuǎn)成本低等特點,在工業(yè)加工、海底探測、分離同位素以及科研等領(lǐng)域有著重要的應用價值.最近,新型的激光工作物質(zhì)-激光陶瓷在各個領(lǐng)域獲得了長足的發(fā)展,同時顯示了強勁的發(fā)展?jié)摿?與單晶材料相比,陶瓷多晶具有制備時間短、裝置相對廉價、制備成本低、容易制備成多種形狀及大尺寸材料、容易獲得高摻雜濃度、燒結(jié)溫度低等優(yōu)點,而且可以發(fā)展多功能陶瓷.本論文的

2、主要內(nèi)容和創(chuàng)新點歸納如下: 1.對全固態(tài)激光器的工作物質(zhì)進行了詳細的分析,特別對激光陶瓷和單晶材料的優(yōu)缺點做了比較.詳細論述了近年陶瓷激光材料、陶瓷激光器的發(fā)展,對高功率Nd:YAG陶瓷激光器的發(fā)展進行了回顧和展望. 2.在實驗上對Nd:YAG復合陶瓷材料的熱透鏡效應進行研究,并與Nd:YAG單晶復合材料做了有益的比較.在此基礎(chǔ)上對高功率Nd:YAG陶瓷激光器進行了諧振腔優(yōu)化設計.在綜合考慮諧振腔穩(wěn)區(qū)以及腔內(nèi)光斑半徑的基

3、礎(chǔ)上,采用平.平直腔結(jié)構(gòu),當泵浦功率為1600W時,獲得了511W連續(xù)1064nm基頻光輸出,光.光轉(zhuǎn)化效率為31.9﹪,這是國內(nèi)利用Nd:YAG復合陶瓷棒獲得的最高輸出水平. 3.對高功率Nd:YAG陶瓷激光器的最佳輸出透過率進行了實驗研究,在實驗中分別利用耦合輸出透過率T=10﹪,30﹪,35﹪,40﹪的輸出鏡,在溫度為21.5℃,22.5℃以及24℃下獲得了不同功率的激光輸出.最終確定當溫度為22.5℃,輸出透過率T=30

4、﹪時,可以得到最大的基頻光輸出.新型陶瓷激光材料的優(yōu)良光學特性也得到了驗證. 4.基于透明陶瓷晶體,進行了倍頻和調(diào)Q方面的理論分析以及全固態(tài)高功率內(nèi)腔倍頻方面的實驗研究.當泵浦電流為16.5A,Q開關(guān)調(diào)制頻率為27.6KHz,KTP晶體溫度為40℃時,獲得了最高105.2W的準連續(xù)綠光輸出,光-光轉(zhuǎn)化效率達10.9﹪.據(jù)我們所知,目前在國內(nèi)外尚無高功率陶瓷綠光的報道,這是利用新型的復合Nd:YAG陶瓷晶體獲得的最高準連續(xù)綠光輸出