LD侧泵浦固体激光器的热效应分析和模拟研究

针对大功率二极管阵列侧泵浦固体激光器产生的热效应进行了分析;同时根据所建立的理论模型,利用计算机模拟了不同泵浦强度、不同泵浦结构和不同边界冷却条件下,固体工作物质内热透镜焦距的变化和热致退偏强度的分布,并在此基础上提出了补偿热效应的具体措施     

激光介质热沉积百分比精确解析模式及其应用

为研究固体激光介质热效应,文中将能量传输上转换效应和激发态吸收效应引入速率方程,以此推导激光产生过程中各类物理效应所产生热量的解析表达式。设计了激光二极管端面泵浦的Nd:GdVO41 342nm激光器,通过测量流经热电制冷片电流的方法对该激光器的热沉积百分比进行了实际测量。结果表明:热沉积百分比同被吸收泵浦功率呈增函数关系,且实验测量结果和理论计算结果相符合。     

基于Hartmann-Shack波前传感器的Nd:YAG激光器热焦距测量

采用Hartmann-Shack波前传感器搭建光路,对LD侧面泵浦Nd:YAG激光器进行热透镜效应的实验测量。将He-Ne光作为探测光,利用Hartmann-Shack波前传感器对Nd:YAG晶体在不同泵浦电流下的波前畸变进行测量,通过波前信息重构分析,根据激光波前峰谷值及焦距关系,计算LD侧面泵浦Nd:YAG激光器的热透镜焦距,从而得出对应泵浦电流下的热焦距及其变化。结果表明,利用Hartmann-Shack波前传感器可对Nd:YAG激光晶体的热焦距进行实时测量。     

固体激光器中泵浦光束尺寸优化

热效应是限制固体激光器输出功率提高的关键因素,为进一步减小热效应,研究了热致衍射损耗和泵浦光束半径之间的关系,引入了激光介质实际温度因子.实验中选用Nd∶GdVO4为激光介质,并通过简易平凹谐振腔实现1 342nm波段的红外激光.研究结果表明:在激光介质实际温度的影响下,热致衍射损耗为泵浦光束半径的显著减函数.可以通过优化泵浦光束半径减小热致衍射损耗并提高激光器输出功率.优化的泵浦光束半径为300μm,对应的输出功率为10.4 W,较前期激光器输出功率提高10%.     

多模光纤耦合LD输出光束的空间耦合技术

为了研究多模光纤耦合LD输出光束通过空间耦合后的光场分布,分析了多模光纤输出端面的光场分布,用光学ABCD矩阵讨论了多模光束通过光学系统的变换特性.并实验测量了通过薄透镜耦合后的光束分布参数,测量结果在束腰附近与计算结果相当吻合;对不同薄透镜的数值计算发现,增加入射光束到透镜的距离,或者使用短焦距的透镜,都能起到压缩光斑尺寸的目的.对于空间耦合泵浦固体激光器的光纤耦合LD的输出光束,使用短焦距的透镜要优于使用长焦距的透镜.     

LD侧面泵浦全固态激光器的热效应分析

对不同情况下LD侧面泵浦全固态激光器的热效应进行了分析,建立了抽运光功率和温度分布的计算模型,用C语言和MATLAB编程的方法对所建立的模型进行计算机数值模拟,并对模拟的结果进行了讨论分析.     

液体激光器中温度分布的耦合分析

介质的流动改善了液体激光器温度分布的均匀性,起到了自我冷却、减小热效应的作用。应用有限单元法,对单侧泵浦液体激光器工作时涉及的传热和流动过程,进行热-流-固耦合分析,完成对液体介质温度场的数值模拟,并研究了介质流速对温度场的影响。研究结果可为改善液体激光器的冷却效果提供指导。     

二极管泵浦固体激光器实用化研究

对二极管泵浦固体激光器实用化样机采取调节锁定等固化技术，使二极管泵浦固体激光器一体化．实验测量了二极管泵浦固体激光器样机在不同环境下的性能，结果显示该样机能实用于各种环境．从理论设计和实验上解决了二极管泵浦固体激光器实用工程化的几个难点．     

LD侧面泵浦全固态激光器的热效应分析

对不同情况下LD侧面泵浦全固态激光器的热效应进行了分析，建立了抽运光功率和温度分布的计算模型，用C语言和MATLAB编程的方法对所建立的模型进行计算机数值模拟，并对模拟的结果进行了讨论分析．     

大功率DPL中激光二极管热负荷及散热技术

随着激光二极管器件输出功率的增大 ,热负荷对激光二极管泵浦固体激光器系统影响越来越大 .对系统中的激光二极管热负荷进行了实验和研究 ,并研究了相应的散热措施 ,即对激光二极管分别采用冰水内循环技术和半导体致冷技术进行散热和温度控制 ,收到了满意结果 ,在 15W调Q连续激光二极管泵浦固体激光器系统中获得了重复频率 10kHz,脉宽 10ns,峰值功率 2 5kW的 1 0 6 μm稳定输出 .     

全固态激光器中泵浦速率分布的数值模拟

以LD端面泵浦的固体激光器为例,讨论了泵浦光源在激光晶体中的分布模型,计算了泵浦速率分布函数的归一化,并对分布函数进行了数值模拟。     

超小型泵浦激光器铟组件静摩擦力影响研究

通过试制样品的“预压力的影响实验”和“泵浦热和冲击力的影响实验”,测试了预压力和泵浦热对超小型泵浦激光器铟组件影响.结果表明,在预压力作用下,结构组件的粗糙峰嵌入铟组件表面增大其静摩擦力,进行功率-电流-温度性能测试的样品该现象更明显;泵浦热作用引起铟组件与泵浦晶体之间发生了部分粘着现象增大其静摩擦力;2.5m冲击实验后的功率—电流-温度性能测试的泵浦热引起铟组件发生动态再回复,对受冲击力而引起的粗糙峰嵌入铟组件表面行为起固化作用,增大其静摩擦力,提升泵浦晶体抗冲击性能,提升铟组件超小型泵浦固体连续激光器的抗冲击性能.     

泵浦光束空间分布对DPL性能的影响

讨论了端面泵浦二极管泵浦固体激光器中泵浦光束空间分布对二极管泵浦固体激光器性能的影响.通过计算,发现泵浦光的分布半径、泵浦光对对称性的偏离程度会严重影响到振荡光的阈值、输出功率和斜效率,并绘制了相应的变化曲线.计算还表明,单独利用泵浦光的M2因子判断泵浦效果并不合适.通过数值计算,还分析了泵浦光空间分布对振荡光光束质量的影响.     

高斯型泵浦光束热致衍射损耗解析模式及应用

为优化高斯型光束端面泵浦固体激光器中模式交叠比率,提高激光器输出功率,推导了高斯型泵浦光束对应的热致衍射损耗的解析表达式,分析了端面泵浦的掺钕激光器中此热致衍射损耗和模式交叠比率以及泵浦功率之间的关系.研究结果表明:在有热致衍射损耗条件下,优化的交叠比率小于0.65,忽略热致衍射损耗,优化值变大.     

端面泵浦光的焦斑位置对DPL性能的影响

为了研究端面泵浦固体激光器时,泵浦光焦斑位置对激光器输出性能的影响,建立了交叠积分的计算模型,计算了确定的谐振腔结构和泵浦光束分布时的交叠,数值模拟出了不同泵浦光焦斑位置时,激光器的输出性能.得到了该结构下泵浦光的焦斑位置,以及焦斑位置对激光器输出性能的影响.结果表明最佳阈值泵浦功率和斜效率对焦斑位置比较敏感,且焦斑位置位于增益介质中距离泵浦面1.3 mm时,激光输出功率最大,泵浦效果最佳.     

LD面阵侧面泵浦Nd:YAG光场均匀性研究

为了研究LD面阵侧面泵浦Nd:YAG晶体吸收光场的分布特点,在LD线阵侧面泵浦固体激光器晶体吸收光场数值计算模型的基础上,建立了LD面阵侧面泵浦Nd:YAG晶体吸收光场的数值计算模型。通过建立适用于不同泵浦结构的激光二极管多侧面泵浦全固态激光器的晶体吸收光场分布模型,使用Matlab编程模拟,分析了泵浦结构各参量:物质吸收系数、晶体半径、泵浦距离条件下,面阵泵浦和线阵泵浦晶体吸收光场均匀性及泵浦效率的差异,为LD侧面泵浦全固态激光器的设计和研究提供理论基础。     

泵浦光的离轴对激光器性能影响

利用光纤耦合激光二极管端面泵浦固体激光器,研究了在近阈值条件下,泵浦光偏离振荡光谐振腔轴线距离的变化对激光器输出模式、阈值功率、斜效率和光束质量的影响．实验结果表明,当泵浦光相对振荡光谐振腔轴线的偏离量增加时,激光振荡阈值、斜效率和光束质量因子将增大;激光输出模式从低阶向高阶厄米-高斯模转变,并且在相同的泵浦光偏离位置下,随着泵浦光电流的增大,晶体热效应显著,模式竞争加剧,会出现高阶向低阶厄米-高斯模的转变．     

LD泵浦Nd:YVO4固体激光器绿光输出关键问题研究

随着半导体激光器的发展与成熟以及固体激光器应用的不断广泛,LD泵浦Nd:YVO4固体激光器实验成为光电相近专业必选实验。本文针对LD泵浦Nd:YVO4固体激光器实验过程中,光路调整和绿光输出难度大等关键问题,提出简单易行、可操作性强的步骤方法,并取得了较好的实验效果。     

长脉冲泵浦的Nd:YAG激光棒中热效应的测量

报道了一种长脉冲泵浦条件下Nd:YAG激光棒热透镜焦距和温度梯度导致的光走离角测量方法。该方法通过高速相机以5 khz的拍摄频率获取TEM00模He-Ne激光的光斑尺寸和位移变化,运用光学矩阵、q参数和ABCD法则,计算得到了动态热透镜焦距和光走离角。经多组测量发现:热透镜在泵浦期间表现为负透镜,泵浦强度越强焦距越短;在这些测量中出现的最短焦距约为-0.33 m;光走离的变化和热透镜焦距的变化几乎同步;光走离的方向限制在一个特定的子午面内;走离角随泵浦增强而增大,最大走离角同样出现在泵浦结束后,大约为3 mrad。     

大功率1064nm LD列阵组侧泵浦YAG固体激光器

本文论述了大功率列阵半导体激光器组侧泵浦YAG固体激光器的工作原理，并在此基础上进行了设计，制作，对激光器进行调试和性能参数测量。研制固体激光器技术指标为：3列3行9个20瓦808nm半导体线列阵激光器侧泵浦直径3mm的YAG棒。实现多模连续输出，工作波长1064nm，最大输出功率52．3瓦，光－光转换效率达29％。