本文關(guān)鍵詞：Cr,Tm,Ho:YAG激光系統(tǒng)出光效率仿真實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：Cr,Tm,Ho:YAG激光器輸出的2.1μm激光的波長(zhǎng)與水分子的一個(gè)吸收峰值非常接近,由于其輸出的能量能夠被人體組織中水分所大量吸收的性質(zhì),因而在醫(yī)學(xué)臨床領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。本課題主要針對(duì)激光器耦合模塊的效率問(wèn)題展開(kāi)研究。激光器的耦合效率是影響激光器輸出功率以及整機(jī)系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的重要因素。本文首先在通過(guò)對(duì)Cr,Tm,Ho：YAG激光器系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)理論闡述以及實(shí)踐調(diào)試的基礎(chǔ)上,針對(duì)激光器的耦合系統(tǒng)展開(kāi)了仿真模擬以及實(shí)驗(yàn)研究。在論文開(kāi)始的部分,首先針對(duì)工作物質(zhì)的特性以及工作原理做了詳細(xì)的理論介紹；討論了不同聚光腔與泵浦源以及激光工作物質(zhì)之間的光學(xué)性質(zhì),基于此選取了合適的泵浦源與聚光腔,并且根據(jù)系統(tǒng)整體的性能需求,對(duì)冷卻系統(tǒng),電源系統(tǒng),激光器進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。激光器輸出端采用單透鏡耦合的方式,激光光束在通過(guò)耦合系統(tǒng)以后到達(dá)光纖端面,進(jìn)入光纖。對(duì)于耦合系統(tǒng)而言,入射光束的束腰半徑,發(fā)散角,光纖的內(nèi)外徑,以及數(shù)值孔徑都對(duì)在其耦合效率有著極其重要的影響。Cr,Tm,Ho:YAG激光器在高頻率,大功率輸出情況下熱透鏡效應(yīng)明顯,因此我們對(duì)高頻工作狀況下的晶體熱分布做了模擬,通過(guò)計(jì)算求得了晶體的等效熱透鏡焦距。激光器輸出光束為多模光束,通過(guò)計(jì)算不同光束質(zhì)量和散角的光束的束腰直徑和束腰位置,并對(duì)系統(tǒng)透鏡的焦距進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,實(shí)驗(yàn)證明,優(yōu)化后的光纖耦合系統(tǒng)的耦合效率相對(duì)原耦合系統(tǒng)有明顯提高,耦合后的光纖末端輸出能量明顯提高,在使用更小的36μm孔徑的光纖時(shí),可以獲得更高能量的輸出。
【關(guān)鍵詞】：激光器 Cr Tm Ho:YAG激光器 耦合效率 束腰直徑 束腰位置
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN248
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 緒論15-20
• 1.1 引言15
• 1.2 課題研究的背景及意義15-18
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r15-16
• 1.2.2 激光生物醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)16
• 1.2.3 CTH：YAG激光器在相比其他激光器的優(yōu)勢(shì)16-17
• 1.2.4 CTH：YAG激光器在其他領(lǐng)域的應(yīng)用17-18
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容18-20
• 第二章 Cr,Tm,Ho：YAG工作物質(zhì)及其理論基礎(chǔ)20-28
• 2.1 CTH：YAG晶體的基本性質(zhì)20-23
• 2.1.1 工作晶體的選擇20-21
• 2.1.2 CTH：YAG晶體的物理特性21-22
• 2.1.3 CTH：YAG晶體的光譜特性22-23
• 2.2 CTH：YAG激光器的基礎(chǔ)理論模型23-27
• 2.2.1 能級(jí)結(jié)構(gòu)23-24
• 2.2.2 速率方程24-26
• 2.2.3 閾值條件26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第三章 Cr,Tm,Ho：YAG激光器系統(tǒng)設(shè)計(jì)28-39
• 3.1 激光器國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r28
• 3.2 激光器設(shè)計(jì)28-34
• 3.2.1 泵浦源28-30
• 3.2.2 聚光腔30-31
• 3.2.3 諧振腔31-34
• 3.3 電源系統(tǒng)34-36
• 3.4 冷卻系統(tǒng)36-37
• 3.5 激光器系統(tǒng)37-38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 第四章 激光器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)39-47
• 4.1 單雙路激光器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)39-40
• 4.2 伺服電機(jī)的控制原理40
• 4.3 光纖理論40-43
• 4.4 光學(xué)系統(tǒng)的準(zhǔn)直調(diào)試43-46
• 4.4.1 指示光源調(diào)試43-44
• 4.4.2 諧振腔調(diào)節(jié)44
• 4.4.3 水冷溫控系統(tǒng)44-45
• 4.4.4 輸出功率調(diào)試45
• 4.4.5 耦合調(diào)試45-46
• 4.5 本章小結(jié)46-47
• 第五章 Cr,Tm,Ho：YAG的仿真模擬實(shí)驗(yàn)47-62
• 5.1 熱分布47
• 5.2 單脈沖的熱分布47-53
• 5.3 光纖損耗分析實(shí)驗(yàn)53-55
• 5.4 光束束腰分析55-59
• 5.4.1 光纖耦合條件55-56
• 5.4.2 光纖耦合系統(tǒng)光束變換56-57
• 5.4.3 耦合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化57-59
• 5.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證59-61
• 5.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置59-60
• 5.5.2 結(jié)果分析60-61
• 5.6 本章小結(jié)61-62
• 第六章 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 論文的主要工作62
• 6.2 所遇問(wèn)題及展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況68

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本文編號(hào)：1001669