基于激光晶體熱效應(yīng)諧振腔的設(shè)計以及MWCNT被動調(diào)Q鎖模的研究.pdf

1、自上世紀六十年代激光技術(shù)產(chǎn)生以來，激光技術(shù)已經(jīng)在各個領(lǐng)域內(nèi)影響著人們的生活和生產(chǎn)方式。高功率半導(dǎo)體泵浦固體激光器成為現(xiàn)階段發(fā)展最快的激光器，它因結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定、使用壽命長、光束質(zhì)量好、效率高等優(yōu)點成為新型激光器研發(fā)的焦點。半導(dǎo)體泵浦固體激光器廣泛應(yīng)用于材料加工、醫(yī)學(xué)治療、軍事武器、空間通訊、空間測量以及光信息處理等方面。因為該型激光器使用二極管激光器替代了傳統(tǒng)的閃光燈作為泵浦源，使激光泵浦技術(shù)取得巨大突破，這就為進一步提高固體激光器

2、的輸出功率和效率提供了有利的技術(shù)保障?，F(xiàn)在半導(dǎo)體泵浦固體激光器的研究主要集中在如何提高激光器的輸出功率和獲得高質(zhì)量激光束等方面，而提高這些品質(zhì)的主要障礙來自于激光晶體的熱效應(yīng)。所以，對于激光晶體熱效應(yīng)的研究，以及根據(jù)晶體熱效對諧振腔性能的影響來設(shè)計諧振腔已經(jīng)成為全固態(tài)激光器研究的一個重要方面。
　　本文對激光晶體的熱效應(yīng)進行了理論分析，構(gòu)建了激光晶體熱效應(yīng)的模型，建立了邊界條件，并對Nd:YVO4晶體內(nèi)部的溫度場進行了模擬，對熱效

3、應(yīng)對光程差的影響也進行了理論分析，同時分析了激光晶體在泵浦光照射下熱焦距的變化。根據(jù)熱焦距的變化規(guī)律，對激光諧振腔Z型腔進行了設(shè)計。本文對調(diào)Q鎖模技術(shù)進行了簡單的介紹，本文首次研究了以多壁碳納米管（MWCNT）為飽和吸收體，Nd:YAG被動調(diào)Q鎖模激光器的輸出特性。其主要內(nèi)容可概括如下：
　　1．第一章簡單介紹了激光器的發(fā)展歷史、依據(jù)不同分類標準對激光器進行簡單分類以及簡單介紹了全固態(tài)固體激光器特點，著重介紹了全固態(tài)激光器與傳統(tǒng)激

4、光器相比的所表現(xiàn)出來的優(yōu)點；介紹了調(diào)Q技術(shù)原理以及調(diào)Q的分類和優(yōu)缺點；介紹了鎖模技術(shù)以及鎖模技術(shù)的分類；介紹了諧振腔的作用原理以及不同的諧振腔所具有的特點；還介紹了激光晶體熱效應(yīng)的產(chǎn)生原理以及對激光器的影響。
　　2．第二章對激光晶體的材料進行了簡單介紹，主要介紹了Nd:YAG和Nd:YVO4的結(jié)構(gòu)特性以及各項性能參數(shù)；介紹了碳納米管飽和吸收體的特性以及作為調(diào) Q元器件的所具有的特點。
　　3．第三章詳細介紹并分析了熱效應(yīng)產(chǎn)

5、生的原因，包括對熱應(yīng)力效應(yīng)、熱透鏡效應(yīng)以及雙折射效應(yīng)的介紹分析，同時介紹了如何降低熱效應(yīng)對激光器的影響。建立晶體熱效應(yīng)的模型，提出邊界條件并列出泊松方程組，對熱效應(yīng)進行計算機模擬。
　　4．第四章根據(jù)激光晶體熱效應(yīng)帶來的熱焦距變化，列出傳導(dǎo)矩陣，根據(jù)矩陣設(shè)計Z形諧振腔，并分析諧振腔的性能參數(shù)。
　　5．第五章實驗研究了Nd:YAG\MWCNT被動調(diào)Q鎖模特性。首先研究了Nd:YAG激光器連續(xù)運轉(zhuǎn)下與插入飽和吸收體調(diào)Q鎖模之后