工作状态下激光晶体内部温度分布实时的检测

针对半导体泵浦固体激光器(DPL)中激光晶体的温度分布问题,提出了一种在工作状态下对其进行实时监测的方法。该方法以基尔霍夫衍射原理为依据,通过对工作状态的激光器出射光斑进行实时检测,得到其光场分布,根据晶体折射率分布,对出射光斑光场分布的影响以及折射率变化与温度变化的关系,建立数学方程,推导并得到激光晶体内部的温度分布的解。该方法符合激光器实际工作情况。通过实例,验证该方法切实可行。     

半主动寻的激光制导系统的干涉编码方法

提出一种半主动寻的激光制导干涉编码方法,在传统时序编码基础上加入多子光束相干发射系统产生的空间干涉图样,形成时空域相融合的编码信号。设计一种多子光束相干发射系统,依据子光束良好的空间相干性进行空间构图,形成编码可控的空间干涉图样。计算结果表明:当参数K值（子光束对角线之比）在2.5~3.5之间时,干涉图样明暗相间程度最为明显,干涉图样最为纯净;当子光束相干发射系统中分束镜的位置偏移小于0.1（为激光波长）,角度偏离小于0.10（0为光束发散角）时,发射系统机械振动对制导系统的影响可忽略不计。     

测量激光束横模结构的方法研究

分析了根据激光场强度相对分布计算激光束横模结构的方法,根据分析结果设计了利用光场分布测量激光束横模结构的实验方法。对所设计的方法进行了仿真验证,同时通过具体实验,对一款调Q激光二极管抽运固体激光器(DPL)的激光束横模结构进行了测量。实验中,在不知道谐振腔参数的情况下,根据设计的方法测量了激光束的各阶横模比例。以测量出的横模比例为基础,理论上重构出激光束,该光束和实际光束的空间传输过程基本吻合。     

二极管泵浦固体激光器热透镜焦距的数值模拟

理论分析了轴对称时,以泵浦光为标准高斯光束,在散热均匀情况下,激光晶体中的三维温度场分布,计算了热透镜焦距。利用Ansys数值,模拟了不同泵浦功率及不同泵浦光半径下,激光晶体中的三维温度场分布,并利用Matlab处理了温度数据,数值计算了热透镜对平行入射晶体端面的平面波产生相位畸变,描绘出热透镜焦距随半径的变化曲线。数值分析得出,热透镜焦距随径向发生变化,出射光波为非球面波,热透镜等效凹面镜不能用单一曲率半径描述,为非球面镜,并研究了泵浦功率和泵浦光半径对热透镜焦距的影响。     

脉冲激光二极管端面抽运全固态激光器热效应瞬态过程

从圆柱状晶体热传导方程出发,采用有限元方法,对脉冲激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YAG激光器中激光晶体的瞬态温度场分布进行了计算.对单脉冲过程中,晶体升温和降温时端面温度的分布情况进行了计算;分析了束腰位置和束腰半径对单脉冲过程的影响,以及晶体热弛豫时间的影响因素;根据光线追迹理论,分析了激光晶体内温度分布达到动态平衡后,由温度梯度引起的中心与边缘相对光程差时变特性.结果表明,当束腰位于晶体抽运端面时,增大束腰半径晶体端面温度降低;当不改变束腰半径并且后移束腰位置时,晶体端面温度降低;增大冷却液对流换热系数或者空气流速、降低空气温度以及减小晶体半径都可不同程度地缩短热弛豫时间;当晶体温度分布达到动态平衡后,晶体内各点温度呈周期性变化;由晶体径向温度梯度引起的相对光程差(OPD)也随时间作周期性变化.     

一种测量激光光强按角度分布的新方法

提出了一种新的测量方法,用于测量近似点光源或线光源在相同半径处光强按角度的分布.测量系统由旋转装置、角度探测系统和光强探测系统三部分组成.利用该系统对多模光纤耦合激光器光强分布进行了实际测量.结果表明,采用高斯光束形式可以较好地描述该光束光强的远场分布,由拟合曲线得出的光强按角度分布规律与实验所用光纤数值孔径相符,进一步说明了该实验方法的可信性与可靠性.     

端抽运DPL中抽运光与谐振腔同轴特性

在端抽运圆棒二极管抽运固体激光器(DPL)中,引入偏离因子来描述抽运光轴线和激光晶体间的同轴程度;并将偏离因子对模式增益和光束质量的影响做了理论分析和模拟,并以光纤耦合半导体激光器端面抽运圆棒Nd:YAG固体激光器进行了相应实验。理论与实验结果表明,偏离因子越小,则低阶模模式增益越大,在模式竞争中占据优势,输出激光的光束质量越好。要获得高增益和光束质量较好的低阶模输出,除了保证恰当的谐振腔结构外,控制抽运光与激光晶体同轴程度也是一个重要的手段。     

随机相位波动对激光相干合成的影响

以正六边形排列的高斯光束为模型,计算了相干合成光强,分析了随机相位波动对合成光强的影响,并研究了合成光束的传输特性。结果表明,随机相位波动是影响合成光强及合成光束传输特性的主要因素,当随机相位波动均方差>20时,相干合成过渡到了非相干合成。     

非稳腔的FOX-LI数值迭代解法

利用FOX-LI数值迭代解法,对非稳腔的模式进行数值求解。用Matlab软件程序模拟出腔内光场的振荡情况,给出腔内光场振幅和相位分布,计算出每次迭代能量的损耗。结果表明,非稳腔内的振荡光其光场分布仅与腔的结构有关而与初始光场的分布情况无关,并且随着模式增大,能量损耗也增大。     

DPL中热透镜的不对称性对输出光斑的影响

通过建立一个热传导理论模型,分析了激光二极管抽运固体激光器中,激光晶体热效应的不对称性。数值计算结果表明,在激光晶体散热比较好和散热不均匀两种情况下,输出光斑的形状有明显不同。因此得出,热透镜的这种不对称性是造成激光光斑畸变的重要因素。通过一组实验验证了此计算结果的正确性。