高亮度全固態(tài)激光器設(shè)計(jì)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(diǎn)，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(diǎn)。隨著激光二極管技術(shù)的進(jìn)步，采用相應(yīng)波長(zhǎng)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(duì)激光器的平穩(wěn)、高效的運(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn)的瓶頸。3～5μm中紅外波在探測(cè)、大氣監(jiān)測(cè)、光譜分析和激光雷達(dá)等方面更是有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，隨著非線性晶體P

2、PLN等的成熟及泵浦源的改進(jìn)，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(guó)內(nèi)外科學(xué)家極大的興趣。 本論文主要通過(guò)熱效應(yīng)研究來(lái)設(shè)計(jì)高亮度全固態(tài)激光器和利用內(nèi)腔OPO實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)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(diǎn)歸納如下： 1.對(duì)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(duì)激光器性能的影響，熱透鏡焦距的測(cè)量方法，以及熱效應(yīng)的緩解和補(bǔ)償進(jìn)行了詳細(xì)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(jì)奠定了理論基礎(chǔ)； 2.利用諧振腔穩(wěn)定性探測(cè)法測(cè)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(zhǎng)下熱透鏡處的振蕩光斑半徑與泵浦的U型曲線，并對(duì)之進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究。研究表明，當(dāng)激光器運(yùn)行在切向分量的穩(wěn)區(qū)邊緣時(shí)輸出功率最大，光束質(zhì)量較好，從而實(shí)現(xiàn)了大功率高亮度全固態(tài)激光器運(yùn)轉(zhuǎn)； 3.建立了泵浦光為多頻時(shí)的連續(xù)內(nèi)腔OPO的動(dòng)力學(xué)模型，并

4、對(duì)閑頻光功率特性進(jìn)行了理論分析和數(shù)值模擬，為實(shí)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(jì)了連續(xù)運(yùn)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(guó)內(nèi)首次實(shí)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(shí)，中紅外3.86μm波的輸出功率為155mW，光-光轉(zhuǎn)換效率為1.