【摘要】：激光器光束質(zhì)量的提高始終是固體激光器研究領(lǐng)域的重要課題之一。本文基于Nd:YVO_4晶體的熱透鏡效應(yīng),對主振蕩功率放大結(jié)構(gòu)中球差進行累加補償,以簡單可靠的方式實現(xiàn)了光束質(zhì)量的優(yōu)化。研究主要包括以下內(nèi)容:從穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)方程出發(fā),通過建立符合實驗條件的晶體邊界熱交換條件,結(jié)合COMSOL有限元分析軟件,仿真出了晶體的溫度分布;之后通過公式計算得到了工作狀態(tài)下晶體光程差分布;再通過廣義逆矩陣對Zernike多項式表示的光程差進行計算,進而得到了晶體中熱透鏡球差的分布。同時對模型進行薄片處理,驗證了球差的累加性。以光束質(zhì)量因子M~2的角度進行研究,結(jié)合賽德爾初級相差理論,整理出了球差與光束質(zhì)量因子M~2的關(guān)系,并且仿真出了光束質(zhì)量因子M~2隨球差的變化;同時在實驗中使用哈特曼波前傳感器測量了輸出激光的波前狀態(tài),得到了波前相位畸變的Zernike多項式分布,以及實驗條件下球差畸變的大小,測量結(jié)果與仿真結(jié)果完全相符。對本振級的光束質(zhì)量和相位分布進行了實驗測量。基于前面的實驗結(jié)果和分析,搭建了單極單程放大結(jié)構(gòu)來補償功率放大過程中的光束質(zhì)量惡化。通過將特定位置的相位成像到放大晶體中,來調(diào)整放大級晶體的泵浦功率,進而改變放大級晶體的球差大小,使得本振級和放大級兩塊晶體的球差累加補償,在本振級輸出功率9.2W、放大級無泵浦功率時,總的輸出光光束質(zhì)量為M_x~2=.210,M_y~2=.203,此時的球差系數(shù)為-0.29λ;隨著放大級的泵浦功率增加,總的輸出功率為10.54W,此時光束質(zhì)量得到優(yōu)化為M_x~2=.154,M_y~2=.139,此時球差系數(shù)為-0.02λ(幾乎為零);隨著泵浦功率的繼續(xù)增加,總的輸出功率為11.3W,光束質(zhì)量出現(xiàn)過度補償,光束質(zhì)量惡化為M_x~2=.286,M_y~2=.391,此時的球差系數(shù)為0.39λ。在這種補償結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上添加了一個對比實驗,結(jié)果證明這種結(jié)構(gòu)在提高功率的同時可有效的補償光束質(zhì)量。
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN248
【圖文】：

圖 1.1 二極管泵浦 Nd:YAG 雙棒雙程 MOPA 系統(tǒng)的實驗裝置圖圖 1.2 實驗裝置；諧振腔由兩個對稱的平凹腔組成，由偏振旋轉(zhuǎn)器和相位板分開，距離和焦距由腔體確定6 年，英國南安普頓大學(xué)的 J.W.Kim 等人在實驗中設(shè)計了一種高出功率端泵的 Nd:YVO4的 MOPA 結(jié)構(gòu)激光器，輸出的 M2小于搭建了一個環(huán)形腔，通過布魯斯特角 LBO 倍頻晶體使軸向模式并用小孔來過濾高階模提高光束質(zhì)量。每一級放大使用兩個 LDVO4晶體，通過平凸鏡來連接兩塊晶體，在放大級間同樣加入平保證信號光光斑尺寸在每塊晶體中都大致不變。這種結(jié)構(gòu)對高光

距離和焦距2006 年，英國南安普頓大學(xué)的 J.W.Kim高輸出功率端泵的 Nd:YVO4的 MOPA 結(jié)蕩級搭建了一個環(huán)形腔，通過布魯斯特角制，并用小孔來過濾高階模提高光束質(zhì)量Nd:YVO4晶體，通過平凸鏡來連接兩塊晶合，保證信號光光斑尺寸在每塊晶體中都現(xiàn)是十分有效的，2.4W 的種子光經(jīng)過放4nm 激光輸出。

圖 1.4 實驗裝置圖年，以色列的核研究中心應(yīng)用物理學(xué)部門的 Yaakov Lumer表了一篇利用相位校正板增加徑向極化振蕩器的功率的文章AG 晶體，腔體為平凹腔，全反鏡為曲率半徑為 30cm 的平 處（它的焦點處）放置一個小孔，小孔距離晶體的距離為合得到較好的光束輸出。在主振蕩級輸出 480W 時，經(jīng)過、M2=3.5 的輸出。

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