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传导冷却端面泵浦板条式激光器谐振腔技术研究

作　者: 齐恩宇
导　师: 舒柏宏
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 光学工程
关键词: Zig-Zag板条激光器端面泵浦谐振腔增益发生器变反射率输出镜
分类号: TN248.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 47次
引　用: 1次
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内容摘要

激光介质的热效应对激光的光束质量有着严重的影响,板条激光介质可以利用Zig-Zag光路周期性穿越温度梯度方向以减小热聚焦及应力双折射效应。采用端面泵浦和传导冷却技术,板条激光器可以得到良好的光束质量和高平均输出功率,这些优点使其倍受关注,在工业和军事中有着重要应用前景。论文在概述板条激光器的发展,重点介绍传导冷却端面泵浦板条(Conduction-Cooled End-Pumped Slab, CCEPS)激光器的发展及其进展情况的基础上,对基于CCEPS模块的增益发生器与谐振腔进行了研究。本文主要包括以下两部分内容：第一部分为增益发生器设计研究。包括板条几何尺寸结构设计研究和泵浦光耦合系统的设计研究。前者运用几何光学的方法,对影响板条介质填充因子的各因素进行分析,讨论了各因素对填充因子的影响,最后在此基础上设计板条的尺寸、反射周期和入射角度。后者分析了泵浦耦合系统结构及设计思路,利用三维光线追迹的方法,对LD阵列的柱透镜泵浦耦合系统进行了数值模拟研究。随后根据计算结果加工了泵浦耦合系统,实际耦合效果与理论分析基本一致。第二部分运用理论分析和实验验证相结合的方法研究板条激光器谐振腔。计算了厚度方向和宽度方向的稳定／稳定腔各阶横模的衍射损耗,得出其选模效果；与宽度方向采用一维渐变反射率输出耦合镜的计算结果进行比较,得出采用一维渐变反射率输出耦合镜的稳定／非稳定腔能够同时实现厚度方向和宽度方向的选模；随后展开了谐振腔实验研究,采用稳定腔时获得了最大功率142W的激光输出,光-光效率达到33%；采用稳定／非稳定腔虽然输出功率下降不少,但是光束质量明显提高,验证了此前的理论分析。

全文目录

摘要  11-12
ABSTRACT  12-13
第一章绪论  13-23
  1.1 DPSSL的发展  13-14
  1.2 CCEPS的发展  14-21
    1.2.1 板条激光器  15-17
    1.2.2 传导冷却端面泵浦板条(CCEPS)激光器  17-21
  1.3 论文的主要工作  21-23
第二章 CCEPS增益发生器  23-41
  2.1 板条介质的几何光学分析  23-28
    2.1.1 入射角  24-25
    2.1.2 填充因子  25-26
    2.1.3 反射周期  26-28
  2.2 泵浦耦合系统设计  28-34
    2.2.1 泵浦源  28-32
    2.2.2 泵浦结构分析  32-34
  2.3 增益分析  34-40
    2.3.1 小信号增益  34-37
    2.3.2 增益发生器的设计  37-40
  2.4 本章小结  40-41
第三章谐振腔理论分析  41-55
  3.1 光学谐振腔一般理论  41-48
    3.1.1 光学谐振腔结构  43-46
    3.1.2 光学谐振腔的稳定性  46-48
  3.2 板条激光器谐振腔基本参数  48-49
  3.3 稳定腔在CCEPS中的应用分析  49-51
  3.4 变反射率非稳腔在CCEPS中的应用分析  51-53
  3.5 本章小结  53-55
第四章 CCEPS谐振腔的实验及分析  55-69
  4.1 光束质量的实验测量  55-62
    4.1.1 不同角度不同腔长对稳定腔的影响  55-58
    4.1.2 稳定腔光束质量测量实验  58-59
    4.1.3 变反射率非稳腔的光束质量测量实验  59-60
    4.1.4 泵浦功率水平对光束质量的影响  60-62
  4.2 输出光束质量的对比分析  62-64
  4.3 波前畸变的实验测量  64-68
  4.4 本章小结  68-69
第五章结论与展望  69-71
致谢  71-73
参考文献  73-76
作者在学期间取得的学术成果  76

传导冷却端面泵浦板条式激光器谐振腔技术研究

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