主動調Q的2kHz Nd：YAG激光器設計
發(fā)布時間：2021-10-19 15:06
全固態(tài)激光器在激光雷達、光電對抗等領域具有廣泛應用,模式匹配和熱效應分析補償一直是全固態(tài)激光器研究重點,兩者對改善激光器輸出性能具有重要意義。本文通過理論分析及仿真計算,模擬了不同模式匹配和熱效應補償情況下,Nd:YAG激光器的激光輸出特性,對于激光器的搭建,具有一定的理論指導意義。本文首先進行了模式匹配分析,提出了采用重疊效率因子來表征LD端泵激光器的模式匹配效果,使用平-平腔,在腔長為73.1 mm,晶體前端面處于諧振腔光學長度中心,泵浦光聚焦后束腰半徑為0.19 mm且聚焦在晶體內2.3 mm處時,重疊效率因子可以達到0.67。在熱效應分析中,以增益介質溫度分布、前端面熱形變和溫度梯度表征熱效應的大小,仿真結果表明,增大泵浦功率或減小泵浦光聚焦后束腰半徑,導致熱效應加劇,在泵浦功率為30 W,泵浦光聚焦后束腰半徑為0.19 mm時,增益介質內部最高溫度為103.4℃,前端面最大熱形變?yōu)?.43μm,溫度梯度極值為242.4;泵浦光聚焦位置不在增益介質橫截面中心時,會造成前端面熱形變等高線變形,不利于熱補償,并且導致溫度梯度極值最多增大11.7。連續(xù)輸出特性仿真結果表明,閾值功率隨...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】：94 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
Nd:YAG晶體室溫下的吸收光譜圖[23]
哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-4-圖1-2Nd:YAG晶體室溫下的熒光光譜圖[23]1339Fig.1-2ThefluorescencespectraofNd:YAGatroomtemprature圖1-2為Nd:YAG晶體室溫下的熒光光譜，沒有偏振輸出特性。Nd:YAG晶體主要有4個發(fā)射波長，分別為946nm、1064nm、1122nm和1319nm。4F3/2→4I9/2躍遷產生946nm激光，此躍遷為準三能級系統(tǒng)，激光輸出比較困難；4F3/2→4I13/2躍遷產生1319nm激光；4F3/2→4I11/2躍遷產生的1122nm激光，1064nm激光的躍遷能級同樣是4F3/2→4I11/2，不過與1122nm激光躍遷到的激光下能級分級不同。熒光強度最高的是1064nm激光，因此它會首先起振而抑制其他波長的激光起振，圖1-3為Nd:YAG晶體能級圖。圖1-3Nd:YAG晶體能級圖Fig.1-3TheenergylevelofNd:YAG1.3全固態(tài)LD泵浦激光器的特點DPSSL同時具備LD和固體激光器的特點，其性能明顯優(yōu)于LD和傳統(tǒng)燈泵固體激光器。DPSSL的主要優(yōu)點有[24]：（1）高效率。
哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-4-圖1-2Nd:YAG晶體室溫下的熒光光譜圖[23]1339Fig.1-2ThefluorescencespectraofNd:YAGatroomtemprature圖1-2為Nd:YAG晶體室溫下的熒光光譜，沒有偏振輸出特性。Nd:YAG晶體主要有4個發(fā)射波長，分別為946nm、1064nm、1122nm和1319nm。4F3/2→4I9/2躍遷產生946nm激光，此躍遷為準三能級系統(tǒng)，激光輸出比較困難；4F3/2→4I13/2躍遷產生1319nm激光；4F3/2→4I11/2躍遷產生的1122nm激光，1064nm激光的躍遷能級同樣是4F3/2→4I11/2，不過與1122nm激光躍遷到的激光下能級分級不同。熒光強度最高的是1064nm激光，因此它會首先起振而抑制其他波長的激光起振，圖1-3為Nd:YAG晶體能級圖。圖1-3Nd:YAG晶體能級圖Fig.1-3TheenergylevelofNd:YAG1.3全固態(tài)LD泵浦激光器的特點DPSSL同時具備LD和固體激光器的特點，其性能明顯優(yōu)于LD和傳統(tǒng)燈泵固體激光器。DPSSL的主要優(yōu)點有[24]：（1）高效率。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Efficient fifth harmonic generation of Nd:glass laser in ADP crystals[J]. 王芳,鄧學偉,王禮權,李富全,韓偉,周維,黃小霞,郭懷文,朱啟華. Chinese Optics Letters. 2019(12)
[2]頻率調制連續(xù)波激光雷達技術基礎與研究進展[J]. 盧炤宇,葛春風,王肇穎,賈東方,楊天新. 光電工程. 2019(07)
[3]High power diode-pumped passively mode-locked Nd:YVO4 laser at repetition rate of 3.2 GHz[J]. 程夢堯,王兆華,曹艷芳,孟祥昊,朱江峰,王軍利,魏志義. Chinese Physics B. 2019(05)
[4]光源線寬對相干激光測風雷達探測性能的影響分析[J]. 馮力天,趙培娥,史曉丁,靳國華,楊澤后,周鼎富,侯天晉. 紅外與激光工程. 2019(04)
[5]LD-pumped gas-cooled multislab Nd:glass laser amplification to joule level[J]. Wenfa Huang,Jiangfeng Wang,Xinghua Lu,Tingrui Huang,Jiangtao Guo,Wei Fan,Xuechun Li. High Power Laser Science and Engineering. 2018(02)
[6]Nd:YAG脈沖激光清洗技術研究[J]. 李鴻鵬,郭寶錄. 光電技術應用. 2018(02)
[7]大功率激光器及其發(fā)展[J]. 王獅凌,房豐洲. 激光與光電子學進展. 2017(09)
[8]高平均功率固體激光器研究進展[J]. 甘啟俊,姜本學,張攀德,姜益光,陳水林,張龍. 激光與光電子學進展. 2017(01)
[9]Effects of 946-nm thermal shift and broadening on Nd3+:YAG laser performance[J]. Seyed Ebrahim Pourmand,Ghasem Rezaei. Chinese Physics B. 2015(12)
[10]Nd:YAG激光在口腔醫(yī)學中的應用[J]. 丁一,肖詩夢,楊恒,孟姝. 華西口腔醫(yī)學雜志. 2015(05)
博士論文
[1]可調諧摻鐿光纖激光器理論和實驗研究[D]. 韓輝云.河北師范大學 2019
[2]緊湊型高效能固體激光器關鍵技術研究[D]. 屈鵬飛.西安電子科技大學 2017
[3]Nd：YLF晶體特性及全固態(tài)激光器研究[D]. 潘淑娣.山東師范大學 2007
碩士論文
[1]端面泵浦Nd:YAG脈沖激光器輸出特性與熱效應研究[D]. 劉宇乾.長春理工大學 2019
[2]摻鉺全光纖脈沖激光器及其倍頻特性的研究[D]. 周心悟.北京工業(yè)大學 2018
[3]基于碘吸收譜外調制三次諧波解調的Nd:YAG激光器穩(wěn)頻技術研究[D]. 吳舉才.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[4]LD端泵Nd：GdVO4熱透鏡效應補償技術的研究[D]. 馬欲飛.哈爾濱工業(yè)大學 2008
本文編號：3445102
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】：94 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
Nd:YAG晶體室溫下的吸收光譜圖[23]
哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-4-圖1-2Nd:YAG晶體室溫下的熒光光譜圖[23]1339Fig.1-2ThefluorescencespectraofNd:YAGatroomtemprature圖1-2為Nd:YAG晶體室溫下的熒光光譜，沒有偏振輸出特性。Nd:YAG晶體主要有4個發(fā)射波長，分別為946nm、1064nm、1122nm和1319nm。4F3/2→4I9/2躍遷產生946nm激光，此躍遷為準三能級系統(tǒng)，激光輸出比較困難；4F3/2→4I13/2躍遷產生1319nm激光；4F3/2→4I11/2躍遷產生的1122nm激光，1064nm激光的躍遷能級同樣是4F3/2→4I11/2，不過與1122nm激光躍遷到的激光下能級分級不同。熒光強度最高的是1064nm激光，因此它會首先起振而抑制其他波長的激光起振，圖1-3為Nd:YAG晶體能級圖。圖1-3Nd:YAG晶體能級圖Fig.1-3TheenergylevelofNd:YAG1.3全固態(tài)LD泵浦激光器的特點DPSSL同時具備LD和固體激光器的特點，其性能明顯優(yōu)于LD和傳統(tǒng)燈泵固體激光器。DPSSL的主要優(yōu)點有[24]：（1）高效率。
哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-4-圖1-2Nd:YAG晶體室溫下的熒光光譜圖[23]1339Fig.1-2ThefluorescencespectraofNd:YAGatroomtemprature圖1-2為Nd:YAG晶體室溫下的熒光光譜，沒有偏振輸出特性。Nd:YAG晶體主要有4個發(fā)射波長，分別為946nm、1064nm、1122nm和1319nm。4F3/2→4I9/2躍遷產生946nm激光，此躍遷為準三能級系統(tǒng)，激光輸出比較困難；4F3/2→4I13/2躍遷產生1319nm激光；4F3/2→4I11/2躍遷產生的1122nm激光，1064nm激光的躍遷能級同樣是4F3/2→4I11/2，不過與1122nm激光躍遷到的激光下能級分級不同。熒光強度最高的是1064nm激光，因此它會首先起振而抑制其他波長的激光起振，圖1-3為Nd:YAG晶體能級圖。圖1-3Nd:YAG晶體能級圖Fig.1-3TheenergylevelofNd:YAG1.3全固態(tài)LD泵浦激光器的特點DPSSL同時具備LD和固體激光器的特點，其性能明顯優(yōu)于LD和傳統(tǒng)燈泵固體激光器。DPSSL的主要優(yōu)點有[24]：（1）高效率。
【參考文獻】：
期刊論文
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[3]High power diode-pumped passively mode-locked Nd:YVO4 laser at repetition rate of 3.2 GHz[J]. 程夢堯,王兆華,曹艷芳,孟祥昊,朱江峰,王軍利,魏志義. Chinese Physics B. 2019(05)
[4]光源線寬對相干激光測風雷達探測性能的影響分析[J]. 馮力天,趙培娥,史曉丁,靳國華,楊澤后,周鼎富,侯天晉. 紅外與激光工程. 2019(04)
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[7]大功率激光器及其發(fā)展[J]. 王獅凌,房豐洲. 激光與光電子學進展. 2017(09)
[8]高平均功率固體激光器研究進展[J]. 甘啟俊,姜本學,張攀德,姜益光,陳水林,張龍. 激光與光電子學進展. 2017(01)
[9]Effects of 946-nm thermal shift and broadening on Nd3+:YAG laser performance[J]. Seyed Ebrahim Pourmand,Ghasem Rezaei. Chinese Physics B. 2015(12)
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博士論文
[1]可調諧摻鐿光纖激光器理論和實驗研究[D]. 韓輝云.河北師范大學 2019
[2]緊湊型高效能固體激光器關鍵技術研究[D]. 屈鵬飛.西安電子科技大學 2017
[3]Nd：YLF晶體特性及全固態(tài)激光器研究[D]. 潘淑娣.山東師范大學 2007
碩士論文
[1]端面泵浦Nd:YAG脈沖激光器輸出特性與熱效應研究[D]. 劉宇乾.長春理工大學 2019
[2]摻鉺全光纖脈沖激光器及其倍頻特性的研究[D]. 周心悟.北京工業(yè)大學 2018
[3]基于碘吸收譜外調制三次諧波解調的Nd:YAG激光器穩(wěn)頻技術研究[D]. 吳舉才.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[4]LD端泵Nd：GdVO4熱透鏡效應補償技術的研究[D]. 馬欲飛.哈爾濱工業(yè)大學 2008
本文編號：3445102
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