【摘要】：隨著激光二極管泵浦技術(shù)的迅速發(fā)展和新型固體激光材料的涌現(xiàn),以及有效的熱效應(yīng)管理,半導(dǎo)體泵浦固體激光器(Diode Pumped Solid-state Laser,DPSSL)的輸出功率和光束質(zhì)量得到顯著提高,被廣泛運用到工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療、信息技術(shù)、軍事等多個領(lǐng)域。為了獲得高功率高光束質(zhì)量的激光,通常采用主振蕩功率放大(MOPA)技術(shù)對低功率高光束質(zhì)量的種子源進行功率放大。近年來,側(cè)面泵浦的掠入射Nd:YV04板條結(jié)構(gòu)激光放大器得到研究人員的廣泛關(guān)注,該類型激光放大器可以對低功率種子源進行更高效的放大,同時良好的散熱能力也使得放大激光的光束質(zhì)量能夠得到保證。然而,側(cè)面泵浦的板條Nd:YV04增益介質(zhì)與傳統(tǒng)的端面泵浦棒狀結(jié)構(gòu)在泵浦條件、熱效應(yīng)、種子光參數(shù)等方面有著較大的不同。為了獲得高增益高光束質(zhì)量的板條結(jié)構(gòu)激光放大器,本文對側(cè)面泵浦的掠入射Nd:YVO4板條激光放大器進行深入研究。首先,對側(cè)面泵浦Nd:YV04板條的溫度場分布進行了深入研究。通過建立Nd:YV04板條溫度分布的理論模型,分析了不同泵浦條件對板條溫度分布的影響,發(fā)現(xiàn)垂直方向泵浦光斑直徑的變化對板條的溫度分布影響較小,因此板條放大器在垂直方向可以采用盡量小的泵浦光斑,以獲得更高的泵浦功率密度。其次,基于板條的溫度分布,分析了板條放大器的熱致畸變及熱透鏡效應(yīng),并且對掠入射Nd:YV04板條激光放大器的種子光參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計。通過計算水平方向不同模式匹配比、不同掠入射角度的熱致畸變,發(fā)現(xiàn)對于一定的泵浦功率和水平方向模式匹配比,種子光的掠入射角越小,水平方向熱致畸變越低。當(dāng)種子光與泵浦光在水平方向的模式匹配比為0.6,種子光掠入射角度在3°～5°之間,此時種子光的提取效率較高,熱致畸變對激光波前的影響較小。最后,進行了掠入射Nd:YV04板條激光放大器的單通及多通放大實驗,驗證了優(yōu)化設(shè)計的合理性。對于掠入射板條單通放大,將掠入射角度選在3°～4°時,種子光提取效率最高,此時板條熱致畸變對激光波前的影響較小,可以獲得高光束質(zhì)量的激光輸出。對于掠入射板條三通放大,通過模擬分析及實驗研究確定了最優(yōu)化的水平方向模式匹配比為0.6,以及三通掠入射角度分別為3°、5°、7°。種子光平均功率為2mW、光束質(zhì)量M2=1.17,使用掠入射Nd:YV04板條放大器三通放大后,放大激光平均功率約為12.6W,單脈沖能量為126μJ,光-光效率達到28%,光束質(zhì)量因子M2=1.4。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN248.1
【圖文】：

也使得放大激光的光束質(zhì)量能夠得到保證。狀結(jié)構(gòu)相比，側(cè)面泵浦的掠入射Ｎｄ：ＹＶ０４板條結(jié)構(gòu)，其放大步整形為圓形以滿足實際使用需求。同時該結(jié)構(gòu)采用高摻雜應(yīng)，也與端面泵浦的Ｎｄ：ＹＶ０４棒狀結(jié)構(gòu)存在較大的差別０４板條進行深入研究。逡逑采用Ｎｄ：ＹＶ０４晶體的側(cè)面泵浦掠入射板條激光放大器進行研量的激光輸出。逡逑ｄ：ＹＶ0４高增益板條激光器發(fā)展概況逡逑ＯＰＡ對低功率激光進行放大具有諸多優(yōu)勢。主振蕩器和放大所需脈寬、重復(fù)頻率等參數(shù)，再通過放大器對功率進行放大。低，這就要求放大器具有很高的增益。ＭＯＰＡ結(jié)構(gòu)的板條激光統(tǒng)的ｚｉｇ－ｚａｇ板條激光器、部分端面泵浦板條激光器和掠入射掠入射板條結(jié)構(gòu)的激光器。逡逑Ｈｉｇｈ逡逑

激光振蕩器，也可作為激光放大器對小信號激光進行放大。逡逑１．２．１掠入射板條結(jié)構(gòu)激光振蕩器逡逑２００丨年，Ｍ．Ｊ．邋Ｄａｍｚｅｎ等人報道了如圖１－２所示的掠入射板條激光振蕩器［２１】。該結(jié)構(gòu)逡逑利用一個全反鏡，一個反射率２５％的反射鏡和一個焦距１００ｍｍ的透鏡搭建了邋一個振蕩器。逡逑Ｎｄ：ＹＶ0４板條為ａ切割，摻雜濃度１＿１邋ａｔ．％，尺寸２０ｍｍ＞＜５ｍｍｘ２邋ｍｍ。泵浦功率３５Ｗ時，逡逑獲得２２．５Ｗ多模激光輸出，光－光效率６４％，調(diào)整孔徑光闌，獲得１３．８Ｗ的單模激光輸出，逡逑光－光效率４０％。逡逑Ｒ＝１００％邐Ｒ＝２５％逡逑１００ｍｍ邋ｒａｄｉｕｓ邋ｏｆ邋ｃｕｒｖａｔｕｒｅ邐ｏｕｔｐｕｔ邋ｃｏｕｐｌｅｒ逡逑ｊＴ＞邐ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ邋＼逡逑ｉＣ邋ｐ邋ｉ逡逑ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ邋＼邐／逡逑ｃｏｕｐｌｉｎｇ邋ｏｐｔｉｃｓ＼邐／逡逑ｄｉｏｄｅ邋ｂａｒ逡逑圖１－２掠入射激光振蕩器逡逑２００６年，Ｔａｋａｓｈｉｇｅ邋Ｏｍａｔｓｕ等人報道了如圖１－３所示的掠入射板條結(jié)構(gòu)ＡＯＭ調(diào)Ｑ激逡逑光器｜２２１。放大激光的平均功率為１７．５Ｗ，脈沖重頻６５０邋ｋＨｚ、脈寬小于４０ｎｓ，光束質(zhì)量因逡逑子邋Ｍ：邋＝邋１．３，邋Ｍ２ｖ＝５．２。逡逑ＡＯＭ逡逑V＇逡逑Ｐｕｍｐ邋Ｄｉｏｄｅ逡逑圖１－３掠入射板條結(jié)構(gòu)ＡＯＭ調(diào)Ｑ激光器逡逑

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