二極管泵浦Tm-YAP激光器的熱透鏡效應(yīng)研究.pdf

1、二極管端面泵浦固體激光器，具備體積小巧、質(zhì)量輕便、結(jié)構(gòu)簡單、壽命較長、效率頗高、光束質(zhì)量優(yōu)、穩(wěn)定性良好、結(jié)構(gòu)較為緊湊等諸多優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、科研等各個(gè)領(lǐng)域。高的輸出功率和優(yōu)質(zhì)的光束質(zhì)量是當(dāng)代科研對(duì)固體激光器的要求，但熱透鏡效應(yīng)嚴(yán)重影響了這些性能指標(biāo)。因此，有必要研究固體激光器的熱透鏡效應(yīng)，以便采取措施補(bǔ)償。
　　論文將以激光二極管端面泵浦Tm:YAP固體激光器的熱透鏡效應(yīng)為研究內(nèi)容。
　　一、概述了固體激光器的結(jié)

2、構(gòu)、種類、冷卻技術(shù)及發(fā)展?fàn)顩r并且介紹了激光器熱效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理、不良影響、發(fā)展概況。
　　二、Tm:YAP固體激光器是本論文的研究內(nèi)容，首先介紹了激光晶體Tm:YAP的物理、化學(xué)特性。單摻Tm3+的激光晶體是準(zhǔn)三能級(jí)的激光系統(tǒng)。在理論方面，分析Tm3+的能級(jí)結(jié)構(gòu)及躍遷過程，根據(jù)其躍遷過程，在考慮上轉(zhuǎn)換效應(yīng)和忽略上轉(zhuǎn)換效應(yīng)時(shí)，分別建立速率方程，實(shí)現(xiàn)對(duì)速率方程的優(yōu)化。該理論方法同時(shí)考慮了交叉弛豫等損耗的影響，使用matlab理論模擬各參

3、量對(duì)輸出功率的影響，為進(jìn)一步研究晶體熱效應(yīng)提供理論依據(jù)。
　　三、以速率方程理論為模型，具體研究固體激光器的晶體熱透鏡效應(yīng)問題。在考慮到量子效率、上轉(zhuǎn)換效應(yīng)、量子損耗的影響下分析熱轉(zhuǎn)換系數(shù)。運(yùn)用matlab模擬分析各參量對(duì)激光晶體中的熱轉(zhuǎn)換系數(shù)和吸收系數(shù)的影響，包括上轉(zhuǎn)換效應(yīng)、泵浦光束腰半徑、泵浦光-激光模式比、輸出鏡的曲率半徑以及腔長。并在考慮熱轉(zhuǎn)換系數(shù)和吸收系數(shù)隨泵浦功率變化的前提下，分析并計(jì)算晶體熱焦距與泵浦功率之間的變化關(guān)