连续抽运Nd~(3 ):YAG激光棒的热透镜效应

YAG棒的热透镜效应是该类激光器的重要现象。研究热透镜效应对改善激光光束发散度、输出稳定性、激光模式等有一定的意义。本文计算和比较了连续抽运条件下Nd~(3 )∶YAG激光棒的热透镜效应并给出了简便计算需研磨曲率值的方法,可避免实际测量焦点位置。     

固体激光器腔型结构对热透镜焦距测量的影响

热透镜效应对固体激光器的性能影响很大,准确测量热透镜焦距对固体激光系统的设计有重要意义。考虑热致双折射效应,利用等效谐振腔的g参数坐标图进行分析,推导了三种不同腔型结构下径向热透镜焦距和切向热透镜焦距系数的计算方法,分析并得出了测量热透镜焦距系数所需的腔型结构。实验采用Nd∶YAG作为激光晶体,三组激光二极管互呈120°侧向抽运。实验结果表明,在非对称平-平腔中,当激光晶体相对于两面腔镜位置不同时,谐振腔输出功率会出现不同的变化趋势,测量出径向热透镜系数为31.76 m.W和切向热透镜系数为42.26 m.W。实验验证了理论分析的正确性。     

热透镜球差效应对基模光束质量影响的研究

研究了激光晶体热透镜的球差效应对谐振腔的输出光束质量、腔内损耗和输出功率等特性的影响。通过对二极管端面抽运条件下激光晶体的热效应进行分析,计算了热透镜球差系数的大小,得到了激光晶体热透镜球差系数与抽运光功率和振荡激光半径间的函数关系。实验验证了球差效应对激光谐振腔中基模光束质量的影响,与理论分析符合得很好。     

脉冲泵浦 YAG 棒的瞬时热透镜效应

YAG棒的热透镜效应是该类激光器的一种重要现象,它严重地影响着激光性能一光束发散度、输出稳定性、激光模式等。研究YAG 棒的热透镜效应对改善激光性能有一定意义。我们通过实验观察了脉冲泵浦条件下YAG 棒的热透镜效应,发现它在脉冲泵浦的瞬时呈负透镜,工作一段时间之后才出现正透镜现象,并近似测定了焦距。     

固体激光器热透镜焦距的自适应补偿

针对光泵浦固体激光器的热透镜效应,设计了热透镜焦距的自适应补偿系统,使光泵浦固体激光器在热透镜焦距宽域变化情况下,保持激光输出光斑大小稳定     

热效应对固体激光器偏振特性和基模输出特性的影响

分析了固体激光器中两种主要的热效应:热致双折射效应和热透镜效应.对于这些效应在固体激光器中表现出来的退偏效应、热透镜双焦效应和热透镜球差效应,以及它们对固体激光器基模输出功率的影响进行了分析.并通过4f成像系统和石英旋光器,对激光棒截面上所有各点进行点对点的补偿,消除了退偏效应.     

盘形激光器的应用进展

较高功率等级和较高光束质量的结合是推动激光工业加工发展的真正因素。传统的Nd：YAG棒状激光器因其热透镜效应的限制很难实现这一目标。用二极管取代灯泵浦能减少热透镜效应，但光束质量在大功率下仍受到限制。Trumpf公司最近研制成功了一种能够解决     

连续波500 W全固态Nd:YAG激光器研究

研制了全国产化全固态半导体激光器(LD)抽运模块，Nd：YAG激光输出功率达500W。介绍了优化抽运模块结构参数的程度。从增益分布特性等方面，介绍了研究其输入-输出功率特性的实验装置，随着抽运功率的增加，Nd：YAG激光输出以斜率效率47％线性增加，最大输出功率达到575W，光-光转换效率达26．1％。采用He-Ne激光探测法实验测量了该抽运模块中的热透镜效应。通过测量热焦距，分析了其热透镜效应：热透镜焦距与抽运功率成反比，抽运功率很小时，热焦距大，热透镜效应很小，被Nd；YAG棒的修凹面补偿，所以此时热焦距较大，热效应不显著。随着抽运功率的增大，热焦距减小，热透镜效应越来越显著。     

一种测量端面抽运Nd-GdVO4晶体热透镜焦距的方法

在半导体激光端面抽运工作条件下,激光晶体会产生剧烈的热透镜效应.利用532nm激光作为探测光,观测探测光束通过晶体后的远场图像可以很好地评估热透镜效应程度大小.利用现有的热透镜理论结果建立了光束干涉模型,对远场光环现象进行了解释,并且分析得到了基于远场光环的热焦距计算公式.使用谐振腔稳定性法测量了热透镜焦距,并将测量结果与基于远场光环的热焦距计算结果作对比,验证了光线干涉模型的合理性及计算热焦距公式的准确性.     

侧面泵浦激光器热透镜效应的有限元分析

针对侧面泵浦的固体激光器工作介质产生的热透镜效应进行了分析,建立热传导方程。采用有限元分析的方法对不同泵浦条件下激光棒内的温度场和应力变化进行分析。提出补偿热透镜效应的有效措施。并通过实验对上述不同补偿条件下的热焦距进行测量比较。     

高功率光隔离器的热效应分析与优化

为提高光隔离器在高功率激光条件下的工作性能,基于琼斯理论研究了隔离器的热致退偏效应,设计了一种外置补偿晶体的隔离器,着重分析了隔离器隔离度及热透镜效应随入射光功率的变化规律。结果表明:通过调整氟化钙晶体的晶轴方向和长度,隔离器的热致退偏和热透镜效应可以得到有效抑制。在100 W激光条件下,外置补偿晶体后隔离度提高了16.3 dB,功率损耗降低8%。研究结果可优化设计隔离器结构,有效提升高功率隔离器的隔离度并减小功率损耗。     

LD端面泵浦的高重频Nd:YAG激光器的热效应研究

在LD端面泵浦的高重频Nd：YAG激光器的光泵浦过程中产生的热效应是影响激光输出特性和系统综合性能的重要因素。从热传导方程入手,利用有限元法求得激光晶体中温度稳态分布的数值解,同时对其热透镜效应进行了计算分析,在此基础上运用传播圆一变换圆的图解分析法进行热稳腔的分离参数设计以补偿热透镜效应。该研究为进一步优化激光器设计,提高激光输出的稳定性奠定了基础。     

热畸变对单板条热容激光器输出的影响

开展了激光二极管(LD)抽运的全固态热容激光器的理论与实验研究,数值模拟了在热容工作条件下侧面抽运的Nd∶YAG板条激光器的热透镜效应,分析了热透镜效应对激光输出的影响,并进行了相应的实验论证。实验中采用的晶体尺寸为57mm×40mm×4mm,激光二极管阵列的抽运峰值功率为12kW,重复频率为1kHz,占空比为20%,为了获得较高的增益,将抽运光通过光学系统进行聚焦,抽运光在晶体侧面的光斑大小为15mm×57mm.实验中观察了1s内的脉冲能量输出的波动情况,在开始工作的时候单脉冲能量输出为1J,在1s后单脉冲能量输出下降到开始的50%。     

激光辐照材料热效应问题的有限元实现

针对激光辐照光学透镜产生的热效应问题,选用有限元法推导了光学透镜模型的热传导方程的有限元求解格式,基于Matlab编程实现了计算光学透镜在脉冲激光辐照下的温度场分布。研究结果表明,光学透镜的温度随辐照激光光斑半径的增大而减小;随激光脉冲数目的增多而增大,但是由激光能量的累积效应所导致的材料温升并不显著;随激光功率的增大而增大,是影响材料温升的显著因素,当功率增大到一定数值时将造成光学透镜的损伤,文中激光功率达到250 mW时造成材料的熔融损伤。     

Performance of composite glass slab laser

Three-layer composite glass slab lasers were fabricated using optical contact and thermal fusion methods, and their characteristics were examined in an attempt to develop a high-peak-power glass laser able to deliver a high-quality beam at a high repetition rate operation. The optical characteristics, laser characteristics, and limitation of the output of these composite slabs and the monolithic slab are compared. It is found that thermal birefringence effects were reduced in the case of the composite slabs in comparison to the monolithic slab at the same output during repetitive operation, thereby maintaining a high level of beam quality. A doping amount of Nd₂O₃ of 6 wt.% was optimum for increasing the single pass gain of the composite slabs. An optimum thickness of doping layer exists for keeping gain high while maintaining thermal birefringence effects at a low level     

某空间气体监测仪热设计及试验验证

某空间气体监测仪结构布局紧凑,在较小尺寸空间内交错布置有8个镜头组件、11台电子设备内热源和2个电机。内热源数量众多,工作时间长,与镜头控温要求差别大,且1个电机为二维转动热源,这些特点给热设计带来挑战。为有效解决热控难题,采用了多种设计思路组合。基于热管理思路对监测仪各部组件热行为进行系统管理,以节省热控资源;基于间接热控思路对所处热环境复杂的光学镜头组件进行控温,提高其控温精度和温度稳定度;对转动电机则进行辐射冷却,避免在传热路径中引入挠性转动环节,以提高热控系统可靠性;并基于结构热控一体化设计,在结构上充分保证热设计各项需求。热平衡试验结果表明:高低温工况下,监测仪各部组件温度均满足指标要求,且整个寿命周期内,光学镜头温度稳定度较高,同一工况下光学镜头最大温度波动在1℃以内,实现了多热源复杂工作机制下光学镜头的高精度精密热控。     

热透镜效应补偿的高功率Nd:YAG激光器的优化设计

为了获得高功率、高光束质量的1064nm激光,采用凹透镜作为补偿透镜来补偿激光棒的热透镜效应。对补偿透镜的选取进行理论分析,并使用所设计的包含补偿透镜的平平谐振腔Nd:YAG激光器进行了实验验证。在实验中,使用焦距为250mm的凹透镜、透过率为30%的输出耦合镜,获得了55W的高功率、高光束质量的1064nm激光输出。结果表明,此项研究对高功率、高光束质量激光器谐振腔的设计是有帮助的。     

高空光学遥感器热设计参数的灵敏度分析

为减小高空光学遥感器的热设计误差,提高其热控效率,利用灵敏度分析方法对高空光学遥感器的热设计参数进行了分析。根据能量守恒定律建立了光学遥感器高空航摄时的热平衡方程,并对影响透镜组件温度分布的热设计参数进行了灵敏度分析。分析结果表明,对流换热、内部热源及构件之间的热阻对高空光学遥感器透镜组件的温差影响较大。试验结果表明,基于灵敏度分析结果的热设计方案合理有效。     

Thermooptical compensation methods for high-power lasers

Thermally induced optical effects can be exploited to generate adaptive optical devices such as self-adjusting lenses. An adaptive lens in a resonator can be used to compensate for the thermal lens in a high-power solid-state laser rod (LR) and herewith significantly improve the beam quality and increase the output-power range of solid-state lasers. With suitable materials and an appropriate design of the compensating device, resonators with self-balancing thermal lenses can be developed. In this paper, we review the material requirements for a self-adaptive compensating element and discuss a selection of suitable materials (glasses, liquids and curing gels) and schemes to compensate for the thermal lens of a Nd:YAG LR. Finally, we present a very simple and promising design of a thermooptically self-compensated laser amplifier.     

热透镜不灵敏长脉冲绿激光腔的设计与分析

为了有效缓解闪光灯抽运长脉冲绿激光器中的热透镜效应,采用矩阵光学理论,通过高斯光束的矩阵变换,分析了灯抽运长脉冲激光棒的热透镜效应,并设计了热透镜不灵敏的V型谐振腔,进行了理论分析和实验验证,取得了良好的实验结果.结果表明,通过高斯光束的矩阵变换及模拟分析选择的参量是合适的,这一结果对于缓解激光器热透镜效应、提高大能量...