本文關(guān)鍵詞：脈沖LD側(cè)面泵浦棒狀Nd:YAG激光器的時(shí)變熱效應(yīng)研究

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【摘要】：激光二極管(LD)泵浦固體激光器有著小型化、高效率、波段范圍覆蓋廣、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)緊湊、能夠進(jìn)行直接進(jìn)行調(diào)制等優(yōu)點(diǎn),在材料加工、光纖通信、醫(yī)療診斷以及軍用方面等都有著廣泛的應(yīng)用。但是由于激光器熱效應(yīng)的存在,嚴(yán)重的影響了輸出激光的光束質(zhì)量,限制激光器的發(fā)展。本論文以LD側(cè)面泵浦棒狀Nd:YAG脈沖激光器為例,基于熱傳導(dǎo)理論建立脈沖LD側(cè)面泵浦Nd:YAG激光器時(shí)變熱傳導(dǎo)方程,通過(guò)Matlab軟件模擬分析LD泵浦參數(shù)以及激光晶體參數(shù)對(duì)激光器熱效應(yīng)的影響,提出補(bǔ)償熱效應(yīng)的方法并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)建立熱分析物理模型并通過(guò)Matlab軟件進(jìn)行分析,分別模擬得到泵浦源光強(qiáng)度、光束腰半徑、晶體吸收系數(shù)、激光晶體半徑、冷卻水溫度、晶體熱物性參數(shù)以及LD泵浦源占空比等因素對(duì)于激光晶體截面中心溫度分布的影響。(2)模擬分析了時(shí)變熱致雙折射效應(yīng)所造成的相對(duì)光程差OPD的變化情況,通過(guò)采用瓊斯(Jones)矩陣的方法進(jìn)行理論推導(dǎo),證明了在諧振腔內(nèi)加入雙四分之一波片可以對(duì)熱致雙折射效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。(3)為解決泵浦光分布均勻性問(wèn)題以及系統(tǒng)冷卻散熱問(wèn)題,選取合適的晶體參數(shù)和諧振腔結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)一臺(tái)高能脈沖Nd:YAG激光器。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),采用雙四分之一波片的補(bǔ)償熱效應(yīng)方式,測(cè)量熱效應(yīng)補(bǔ)償前后的激光輸出能量以及激光光斑質(zhì)量,對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果,證明了該補(bǔ)償方法的可行性。
【關(guān)鍵詞】：脈沖LD側(cè)面泵浦 Nd:YAG晶體 時(shí)變熱效應(yīng) 雙四分之一波片
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN248
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACK5-8
• 第一章 緒論8-12
• 1.1 引言8
• 1.2 LD泵浦固體激光器的優(yōu)點(diǎn)及泵浦方式8-9
• 1.2.1 LD泵浦固體激光器的優(yōu)點(diǎn)8
• 1.2.2 LD泵浦固體激光器的方式8-9
• 1.3 LD泵浦固體激光器的熱效應(yīng)機(jī)理9
• 1.4 LD泵浦固體激光器熱效應(yīng)的研究概況9-11
• 1.5 本論文主要研究?jī)?nèi)容11-12
• 第二章 脈沖LD側(cè)面泵浦Nd:YAG激光器熱分析模型的建立12-25
• 2.1 LD泵浦Nd:YAG激光器簡(jiǎn)介12
• 2.2 激光工作物質(zhì)光場(chǎng)分布物理模型的建立12-15
• 2.3 激光工作物質(zhì)光場(chǎng)分布的模擬研究15-19
• 2.3.1 不同泵浦方向?qū)Ρ闷止鈭?chǎng)分布的影響研究15-16
• 2.3.2 不同泵浦距離對(duì)泵浦光場(chǎng)分布的影響研究16-17
• 2.3.3 不同晶體摻雜濃度對(duì)泵浦光場(chǎng)分布的影響研究17-19
• 2.3.4 不同晶體半徑對(duì)泵浦光場(chǎng)分布的影響研究19
• 2.4 熱分析物理模型的建立與求解19-25
• 2.4.1 熱分析理論基礎(chǔ)簡(jiǎn)介19-20
• 2.4.2 熱分析物理模型的建立20-22
• 2.4.3 熱傳導(dǎo)方程的求解22-25
• 第三章 脈沖LD側(cè)面泵浦Nd:YAG激光器熱效應(yīng)的模擬研究25-41
• 3.1 脈沖泵浦過(guò)程中激光晶體的時(shí)變溫度分布模擬研究25-33
• 3.2 時(shí)變熱致雙折射效應(yīng)的模擬與補(bǔ)償研究33-37
• 3.2.1 時(shí)變熱致雙折射效應(yīng)的模擬研究33-34
• 3.2.2 基于四分之一波片的補(bǔ)償理論研究34-37
• 3.3 LD泵浦源的冷卻和溫控模擬研究37-41
• 3.3.1 LD熱沉模塊升溫影響因素研究37-38
• 3.3.2 LD熱沉模塊溫控影響參數(shù)研究38-41
• 第四章 脈沖LD側(cè)面泵浦棒狀Nd:YAG激光器的設(shè)計(jì)41-49
• 4.1 脈沖LD側(cè)面泵浦棒狀Nd:YAG激光器設(shè)計(jì)需求41
• 4.2 脈沖LD側(cè)面泵浦棒狀Nd:YAG激光器泵浦結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)41-44
• 4.2.1 激光器泵浦結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)41-42
• 4.2.2 激光器冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42-44
• 4.3 脈沖LD側(cè)面泵浦棒狀Nd:YAG激光器諧振腔設(shè)計(jì)44-49
• 第五章 脈沖LD側(cè)面泵浦棒狀Nd:YAG激光器的實(shí)驗(yàn)研究49-56
• 5.1 脈沖LD側(cè)面泵浦棒狀Nd:YAG激光器的實(shí)驗(yàn)裝置49-50
• 5.2 脈沖LD側(cè)面泵浦棒狀Nd:YAG激光器的補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)研究50-56
• 5.2.1 LD泵浦模塊的輸出特性的研究50-51
• 5.2.2 熱效應(yīng)補(bǔ)償前后激光輸出特性的研究51-56
• 結(jié)論56-58
• 攻讀碩士期間的學(xué)術(shù)成果58-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-61

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本文編號(hào)：1112156