【摘要】：激光器光束質(zhì)量的提高始終是固體激光器研究領(lǐng)域的重要課題之一。本文基于Nd:YVO_4晶體的熱透鏡效應(yīng),對(duì)主振蕩功率放大結(jié)構(gòu)中球差進(jìn)行累加補(bǔ)償,以簡(jiǎn)單可靠的方式實(shí)現(xiàn)了光束質(zhì)量的優(yōu)化。研究主要包括以下內(nèi)容:從穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)方程出發(fā),通過建立符合實(shí)驗(yàn)條件的晶體邊界熱交換條件,結(jié)合COMSOL有限元分析軟件,仿真出了晶體的溫度分布;之后通過公式計(jì)算得到了工作狀態(tài)下晶體光程差分布;再通過廣義逆矩陣對(duì)Zernike多項(xiàng)式表示的光程差進(jìn)行計(jì)算,進(jìn)而得到了晶體中熱透鏡球差的分布。同時(shí)對(duì)模型進(jìn)行薄片處理,驗(yàn)證了球差的累加性。以光束質(zhì)量因子M~2的角度進(jìn)行研究,結(jié)合賽德爾初級(jí)相差理論,整理出了球差與光束質(zhì)量因子M~2的關(guān)系,并且仿真出了光束質(zhì)量因子M~2隨球差的變化;同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中使用哈特曼波前傳感器測(cè)量了輸出激光的波前狀態(tài),得到了波前相位畸變的Zernike多項(xiàng)式分布,以及實(shí)驗(yàn)條件下球差畸變的大小,測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果完全相符。對(duì)本振級(jí)的光束質(zhì)量和相位分布進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量�；谇懊娴膶�(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析,搭建了單極單程放大結(jié)構(gòu)來補(bǔ)償功率放大過程中的光束質(zhì)量惡化。通過將特定位置的相位成像到放大晶體中,來調(diào)整放大級(jí)晶體的泵浦功率,進(jìn)而改變放大級(jí)晶體的球差大小,使得本振級(jí)和放大級(jí)兩塊晶體的球差累加補(bǔ)償,在本振級(jí)輸出功率9.2W、放大級(jí)無泵浦功率時(shí),總的輸出光光束質(zhì)量為M_x~2=.210,M_y~2=.203,此時(shí)的球差系數(shù)為-0.29λ;隨著放大級(jí)的泵浦功率增加,總的輸出功率為10.54W,此時(shí)光束質(zhì)量得到優(yōu)化為M_x~2=.154,M_y~2=.139,此時(shí)球差系數(shù)為-0.02λ(幾乎為零);隨著泵浦功率的繼續(xù)增加,總的輸出功率為11.3W,光束質(zhì)量出現(xiàn)過度補(bǔ)償,光束質(zhì)量惡化為M_x~2=.286,M_y~2=.391,此時(shí)的球差系數(shù)為0.39λ。在這種補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上添加了一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果證明這種結(jié)構(gòu)在提高功率的同時(shí)可有效的補(bǔ)償光束質(zhì)量。
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN248
【圖文】：

圖 1.1 二極管泵浦 Nd:YAG 雙棒雙程 MOPA 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖圖 1.2 實(shí)驗(yàn)裝置；諧振腔由兩個(gè)對(duì)稱的平凹腔組成，由偏振旋轉(zhuǎn)器和相位板分開，距離和焦距由腔體確定6 年，英國南安普頓大學(xué)的 J.W.Kim 等人在實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)了一種高出功率端泵的 Nd:YVO4的 MOPA 結(jié)構(gòu)激光器，輸出的 M2小于搭建了一個(gè)環(huán)形腔，通過布魯斯特角 LBO 倍頻晶體使軸向模式并用小孔來過濾高階模提高光束質(zhì)量。每一級(jí)放大使用兩個(gè) LDVO4晶體，通過平凸鏡來連接兩塊晶體，在放大級(jí)間同樣加入平保證信號(hào)光光斑尺寸在每塊晶體中都大致不變。這種結(jié)構(gòu)對(duì)高光

距離和焦距2006 年，英國南安普頓大學(xué)的 J.W.Kim高輸出功率端泵的 Nd:YVO4的 MOPA 結(jié)蕩級(jí)搭建了一個(gè)環(huán)形腔，通過布魯斯特角制，并用小孔來過濾高階模提高光束質(zhì)量Nd:YVO4晶體，通過平凸鏡來連接兩塊晶合，保證信號(hào)光光斑尺寸在每塊晶體中都現(xiàn)是十分有效的，2.4W 的種子光經(jīng)過放4nm 激光輸出。

圖 1.4 實(shí)驗(yàn)裝置圖年，以色列的核研究中心應(yīng)用物理學(xué)部門的 Yaakov Lumer表了一篇利用相位校正板增加徑向極化振蕩器的功率的文章AG 晶體，腔體為平凹腔，全反鏡為曲率半徑為 30cm 的平 處（它的焦點(diǎn)處）放置一個(gè)小孔，小孔距離晶體的距離為合得到較好的光束輸出。在主振蕩級(jí)輸出 480W 時(shí)，經(jīng)過、M2=3.5 的輸出。

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