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LD泵浦绿光激光器光学系统设计

作　者: 余神求
导　师: 文建国
学　校: 湖南大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 热透镜 光学变换矩阵 谐振腔 光线追迹法 像差 光束发散角
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


由于良好的光束特性及商品化生产技术的日渐成熟,LD泵浦绿光激光器得到越来越广泛的地应用,受到更多研究者的青睐,成为LD泵浦固体激光器研究的热点之一。本文是对LD泵浦绿光激光器的光学系统进行研究,期望达到的目标是设计出特定LD泵浦绿光激光器的光学系统,包括光学谐振腔的设计以及光学准直系统的设计。本文的主要内容及创新成果如下:(1)提出了光学效果等效的方法,并将其应用到LD泵浦绿光激光器的光学谐振腔内激光束参数表达式的推导过程中。推导过程以矩阵光学为出发点,将激光工作物质的热透镜焦距引入到光学变换矩阵中,通过对输入腔镜和输出腔镜之间的光学元件组的光学效果进行等效,将其等效为某一个特定的光学元件,从而简化了直腔、三镜折叠腔以及四镜折叠腔内激光束参数表达式的推导。(2)提出了光线追迹法,并将其应用到光学准直系统的分析中。该方法是在建立的直角坐标系中对光线进行追迹。与高斯光束的理想透镜变换公式相比,光线追迹法将光学系统的像差隐含于光束的透镜变换过程中,弥补了高斯光束透镜变换公式忽略透镜像差的缺陷。将光学追迹法的计算结果与高斯光束的理想透镜变换公式计算的结果相比较,依据比较结果可以判断所设计的光学准直系统的优劣。(3)设计出了满足特定要求的LD泵浦绿光激光器的光学系统。通过对比确定实验方案,运用理论分析光学谐振腔、计算确定激光束的光学准直系统参数,并使用光学追迹法对准直系统进行分析判定设计优劣,最后根据实验结果对参数作出调整,设计出激光束发散角小于2mrad、光斑质量良好的、激光发射功率稳定的LD泵浦绿光激光器,完成了光学系统的设计任务。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
插图索引  10-11
附表索引  11-12
第1章 绪论  12-22
  1.1 LD泵浦绿光激光器发展历程及研究现状  12-13
  1.2 LD泵浦绿光激光器的结构  13-19
    1.2.1 LD简介  13-15
    1.2.2 激光工作物质  15-17
    1.2.3 非线性材料  17-18
    1.2.4 泵浦方式  18-19
    1.2.5 倍频方式  19
  1.3 绿光激光器的应用  19-20
  1.4 选题背景  20
  1.5 论文结构及主要内容  20-22
第2章 LD泵浦绿光激光器的光学谐振腔  22-37
  2.1 晶体热效应研究  22-25
    2.1.1 温度分布  22-23
    2.1.2 晶体的热透镜效应  23-25
  2.2 谐振腔设计  25-36
    2.2.1 谐振腔的分类  25-27
    2.2.2 谐振腔的稳定条件  27
    2.2.3 谐振腔的参数计算  27-36
  2.3 小结  36-37
第3章 LD泵浦绿光激光器的光学准直系统  37-50
  3.1 LD光学准直系统  37-41
    3.1.1 LD光束特性  37-38
    3.1.2 LD的准直  38-41
    3.1.3 小结  41
  3.2 绿光激光束的准直  41-44
    3.2.1 绿光激光束的准直  41-42
    3.2.2 高斯光束的透镜变换  42-44
  3.3 光学准直系统的像差分析  44-49
    3.3.1 像差的类型  45-46
    3.3.2 光线追迹法  46-49
    3.3.3 像差的影响及其消除  49
  3.4 小结  49-50
第4章 LD泵浦绿光激光器光学系统设计实例  50-61
  4.1 方案的确定  50-53
    4.1.1 泵浦方式和倍频方式的确定  50
    4.1.2 激光工作物质和倍频晶体的确定  50-51
    4.1.3 谐振腔的确定  51
    4.1.4 LD泵浦源的确定  51
    4.1.5 LD的准直系统  51-52
    4.1.6 晶体的冷却系统  52-53
  4.2 参数的确定  53-57
    4.2.1 激光晶体及倍频晶体的参数的确定  53
    4.2.2 谐振腔参数的确定  53-54
    4.2.3 绿光光学准直系统参数的确定  54-55
    4.2.4 光学系统的像差分析  55-57
  4.3 实验优化及测试结果  57-59
    4.3.1 谐振腔的优化  57-58
    4.3.2 绿光的输出功率测量  58-59
    4.3.3 光学准直系统优化  59
  4.4 LD泵浦绿光激光器产品化样机  59-60
  4.5 小结  60-61
结论  61-63
参考文献  63-67
致谢  67-68
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文  68-69
附录 B 攻读学位期间所参与的科研项目  69

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 激光技术、微波激射技术 > 激光器
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