為了優(yōu)化高功率板條激光器的光束質(zhì)量,在晶體尺寸和泵浦條件限定時,可以提高單側(cè)基模光束的尺寸以限制腔內(nèi)部分高階模的振蕩,達(dá)到提高激光光束質(zhì)量的目的。本論文根據(jù)上述思想研究半導(dǎo)體側(cè)面泵浦板條激光器的光束質(zhì)量改善。文章對LD側(cè)面泵浦板條激光器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計、理論仿真和實驗研究。設(shè)計了熱焦距的測量方案,并實驗分別測量了激光器在泵浦狀態(tài)下水平和豎直方向熱焦距,建立了熱透鏡等效模型,進(jìn)行了等效腔穩(wěn)定性及腔內(nèi)基模光斑半徑的仿真分析,在仿真計算多種腔型后將平凹腔與平平腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對比性實驗研究。理論分析表明,平凹腔相較于平平腔,晶體端面一側(cè)的基模光束尺寸水平和豎直方向均會擴(kuò)大。實驗結(jié)果表明,在泵浦電功率1030W時,測得寬度方向和高度方向熱焦距分別為99.4mm和327.7mm。當(dāng)同樣的泵浦電流20A輸入,腔長均為370mm時,平凹腔輸出功率59.9W,稍小于平平腔的101.2W。但輸出光束水平方向M~2因子由115.6顯著優(yōu)化至32.9,豎直方向M~2因子由116.4顯著優(yōu)化為60.9。本論文驗證了擴(kuò)大單側(cè)基模尺寸可以限制高階模式從而優(yōu)化光束質(zhì)量,而同時由于實際振蕩模式數(shù)降低,晶體利用率下降,使得輸出功率下降。并提出了進(jìn)一步優(yōu)化板條激光器性能的研究方向,該研究對于板條激光器輸出獲得高質(zhì)量輸出及相關(guān)應(yīng)用有實際意義。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN248
【部分圖文】：

圖 2-1 側(cè)面泵浦板條激光器原理圖 2-1 可知，側(cè)面泵浦激光器泵浦源是激光二極管陣列，泵浦光從，M1、M2分別為全反鏡和輸出鏡，晶體和泵浦陣列都通水冷卻。介質(zhì)選型率固體激光器輸出功率一般為百瓦級，增益介質(zhì)是激光器的核心常都采用光泵浦，因此作為增益介質(zhì)材料的對泵浦光波長需有很強(qiáng)的熒光躍遷有較高的量子效率，否則大量的泵浦光能量將被浪費且。由于板條激光器的晶體幾何形狀結(jié)構(gòu)特殊，所以很難使泵浦光像勻分布到整個晶體上，因此在同等條件下，板條激光器的泵浦效率光器。故而，本研究計劃選用與圓棒幾何體積近似的板條晶體，作質(zhì)。為了提高晶體材料的性能，會在晶體中摻雜少量的過渡金屬、稀

將轉(zhuǎn)化為熱能。由于激光躍遷過程中的熒光量子效率總是小于 1 的，移至晶格之內(nèi)產(chǎn)生廢熱[41]。較低時，激光介質(zhì)的熱效應(yīng)并不太明顯，但泵浦功率廢熱會導(dǎo)致激光晶體的溫度升高，引起晶體形變和折諧振腔的穩(wěn)定性，腔內(nèi)的模式，并使輸出效率下降，的泵浦和冷卻系統(tǒng)。d:YAG 晶體作為激光增益介質(zhì)，其主要吸收峰在 808n 的 DPSSL 泵浦模塊，晶體四個側(cè)面毛化，可以方便側(cè)為接近圓棒幾何尺寸的板條晶體，同時我們預(yù)期出光北京海特光電公司 DPL 泵浦模塊系列-300WDPL 模塊工作電流 0-32A，正向偏壓 0-60V，適用晶體尺寸 Φ5如圖 2-2 所示：

其意義在于提供光學(xué)正反饋，振腔的腔型與結(jié)構(gòu)參數(shù)會直接影響激光諧振頻率等等一系列性能參數(shù)。對于 D諧振腔的結(jié)構(gòu)，并且由于晶體幾何結(jié)構(gòu)此需要將晶體水平方向和豎直方向熱效應(yīng)并據(jù)此合理選擇諧振腔的結(jié)構(gòu)參數(shù)型振蕩工作時，晶體在光泵浦的作用下會泵浦功率變化而變化，自然諧振腔的參考慮在一級近似下，圓棒 Nd:YAG 的熱為 f。如圖 2-3 所示：

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本文編號：2811370