【摘要】：半導(dǎo)體泵浦固體激光器(DPSSL)以其結(jié)構(gòu)緊湊、電光效率高等特點(diǎn),在激光領(lǐng)域占據(jù)了不可或缺的地位。本論文主要結(jié)合DPSSL的研究現(xiàn)狀,對其國內(nèi)外的發(fā)展情況進(jìn)行了分析和比較,橫向比較了幾種常用的激光器,說明了DPSSL在高脈沖領(lǐng)域的重要性。為了深化DPSSL在高脈沖領(lǐng)域的應(yīng)用,本論文采用板條晶體作為增益介質(zhì),在穩(wěn)腔條件下進(jìn)行腔型設(shè)計(jì),以降低兩個(gè)方向的差異性,為調(diào)Q、倍頻提供便利;以壓縮系統(tǒng)機(jī)械尺寸為目的,采用了折疊腔的概念,旨在提升晶體增益性能的同時(shí),使其能更為廣泛的應(yīng)用在更多實(shí)際場景中。本論文從激光的三要素出發(fā),分別從系統(tǒng)對應(yīng)的泵浦源、增益物質(zhì)、諧振腔進(jìn)行了原理分析、器件選型與方案設(shè)計(jì)。通過Zemax對泵浦光束整形系統(tǒng)進(jìn)行了仿真設(shè)計(jì),方案設(shè)計(jì)為LD端面泵浦三程折疊腔,并設(shè)置單程平凹腔進(jìn)行性能對比。主要的研究內(nèi)容與成果如下:(1)以優(yōu)化光束質(zhì)量為目的,結(jié)合熱效應(yīng)等效腔模型,將板條晶體等效為薄透鏡,利用MATLAB仿真模擬,對三程折疊腔進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),結(jié)合控制變量的思想,分別從系統(tǒng)穩(wěn)定性、基模尺寸等方面對腔型進(jìn)行優(yōu)化,得出優(yōu)化后的腔型方案。(2)通過實(shí)驗(yàn)對三程折疊腔與單程平凹腔進(jìn)行了對比分析,利用CCD測量其輸出光斑,分別計(jì)算π方向和σ方向的光束質(zhì)量M~2因子。得到在110A,89.2W輸入功率的條件下,單程平凹腔π方向和σ方向的光束質(zhì)量因子M~2分別為143.32和1.99;三程折疊腔π方向和σ方向的光束質(zhì)量因子M~2分別為2.76和1.54。(3)與上一代三程折疊腔進(jìn)行了性能對比。本次設(shè)計(jì)優(yōu)化了系統(tǒng)腔型結(jié)構(gòu),折疊腔輸出功率雖略有下降,但兩個(gè)方向的光束質(zhì)量都得到了顯著的改善。同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果反推出板條晶體的熱焦距,減少系統(tǒng)變量,為將來實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的腔型方式的奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN248
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文成反比，因而四能級系統(tǒng)的泵浦閾值功率與熒光譜線寬度成正比[47]。.1.2 泵浦方式由第一章內(nèi)容可知，對于 DPSSL 系統(tǒng)，根據(jù)泵浦位置的不同，主要有側(cè)面泵浦面泵浦、邊緣泵浦和角泵浦四種泵浦方式�，F(xiàn)階段最為主流的泵浦方式是側(cè)面泵端面泵浦。（a）側(cè)面泵浦常見的二極管側(cè)面泵浦板條激光器的示意簡圖如圖 2-1 所示，由于二極管兩個(gè)方發(fā)散角均較大，典型值一般為快軸 30~40°，慢軸 8~15°（半高全寬）。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文光強(qiáng)表達(dá)式可表示為：)]()()(,,)exp[(22220zyzxIxyzIxy （2其中，xpxypyyzyz0202 ( ) / , () / ，λp為二極管發(fā)射的波長，ω0x和 泵浦源輸出端口的光斑半徑。

用于中低功率輸出條件要求。但對于在 π 方向（快軸方向）的泵浦強(qiáng)度優(yōu)于慢軸方向）這個(gè)要求上，可以看到快軸發(fā)散角為 35°，如果直接將泵浦光泵浦質(zhì)表面，其嚴(yán)重的發(fā)散效應(yīng)使得 π 方向上的泵浦光打在晶體表面上的光束質(zhì)非常不利于晶體的吸收，極大的降低了系統(tǒng)的效率，同時(shí)和設(shè)計(jì)初衷 π 方向度優(yōu)于 σ 方向 不相符，因而和西安炬光公司溝通后發(fā)現(xiàn)針對快軸發(fā)散角較大他們可以提供在半導(dǎo)體激光器表面安裝柱面微透鏡的方式，對快軸方向的發(fā)壓縮，可以將其發(fā)散角優(yōu)化至 0.5°因而需要對泵浦源進(jìn)行光束整形設(shè)計(jì)。.3 泵浦耦合仿真分析基于泵浦源初步選型存在的問題，需要對快軸方向的泵浦光進(jìn)行光束整形。ax 軟件，我們對初步選定的泵浦源進(jìn)行了仿真。如圖 3-2 所示，進(jìn)一步簡化模型，主要考慮 808nm 波長范圍的光束整形情況長設(shè)置為 808nm。

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本文編號：2754434