激光二极管端面抽运固体激光器的热效应和热透镜焦距测量

激光二极管(LD)端面抽运固体激光器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,因此准确的热透镜焦距测量是谐振腔设计的重要前提。从热传导方程入手,计算了LD端面抽运晶体的温度梯度分布,求出探测光束经过晶体后的相位差分布,通过傅里叶变换得到探测光的夫琅禾费衍射图样。基于上述理论模型,提出了一种利用探测光的夫琅禾费衍射图样测量热透镜焦距的新方法,可实时在线测量。由夫琅禾费衍射图样求出光程差,进而由光程差可求出激光晶体的热透镜焦距。实验测量了激光晶体的热透镜焦距,并与非稳腔法实验数据进行对比,证明了这种方法的可行性。     

LD端面泵浦掺Nd晶体的热透镜焦距

采用He-Ne光直接测量的方法,在不同的泵浦功率下,对不同掺Nd晶体的热透镜焦距进行了测量,并对测量结果分析和讨论,为LD端面泵浦掺Nd晶体固体激光器的实验研究提供了数据参考。     

角抽运复合板条激光器热焦距计算方法

针对角抽运复合板条激光器提出了一种新颖的热焦距计算方法。考虑到传统计算方法中一般采用均匀分布或指数衰减分布来表征热源分布,计算出的热焦距与实验值相差较大,不利于腔型设计的情况,采用Tracepro光学追迹软件追迹抽运光被耦合进入板条角面后,经过多次全反射在激光介质内传播的全过程,得到激光介质内热源的精确分布,求解稳态温度分布,再求出热透镜焦距。采用新方法计算出的热焦距与实验结果吻合良好,精确度明显高于传统方法。新方法简单实用,普适性强,可广泛应用于其他各类常见固体激光器。     

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.     

LD侧面泵浦固体激光棒新的热透镜焦距计算

在全固体激光器中,由于热沉积,因而产生热透镜效应。本文推导了一种半导体二极管（LD）计算侧面泵浦固体激光棒热透镜焦距的计算公式,并把它与通常使用的计算式进行了比较,发现这2个公式的曲线在基本吻合的情况下有一近似常值的差（约5～15mm）。理论分析了差异的原因,实验验证了我们推导的计算式比通常使用的计算式有更高的精度,能够更好地应用于固体激光器的设计。     

端面抽运固体激光器中晶体的热形变

提出了一种易于实现、高空间精度、实时测量激光端面抽运固体激光器端面热形变的干涉测量方法。在一块热效应非常小的光学玻璃与晶体的抽运面之间形成空气劈尖,利用参考光扫描晶体端面准确地测出了激光二极管(LD)端面抽运固体激光器中晶体的端面热形变。抽运功率为12 W,抽运半径为0.5μm,抽运光束位于晶体端面中心时,晶体的伸长形变为0.645μm,鼓出形变量为0.259μm,总形变量为0.904μm。鼓出形变小于伸长形变,且表面凸起形变总是叠加在轴向伸长形变之上。研究表明表面凸起形变部分较为平坦且占据端面中心大部分区域,并发现热沉的侧面导热情况决定了晶体的伸长形变量。     

激光二极管端面抽运激光晶体的热效应

建立了激光晶体的热传导模型,通过求解泊松方程,得到激光晶体内温度和温度场分布,计算了由端面形变引起的光程差(OPD)和总的光程差,得到不同抽运功率下的热焦距,并通过实验进行了验证,实验结果与理论计算基本一致。当抽运功率为10 W,抽运光斑半径320μm时,Nd∶YVO4激光晶体端面形变引起的光程差占总的光程差的45%。抽运功率为24 W时,晶体热焦距为65.8 mm。提出激光晶体端面腔镜会加重激光晶体热透镜效应的结论。研究表明,对于大功率全固态激光器,由晶体端面形变引起的光程差对晶体热透镜效应有较大影响。对提高激光器的稳定性、研究晶体的热效应提供了理论依据。     

高功率激光二极管阵列端面抽运大口径片状放大器抽运场评价方法

在高功率激光二极管阵列(LDA)端面抽运大口径放大器研究中,高效均匀的抽运耦合系统是非常重要的.为了对各种抽运耦合系统进行比较,需要对抽运场分布实现量化评价.依据抽运场分布提出一套评价方法,利用沉积效率、平均抽运密度、调制度、起伏均方根(RMS)值、均匀区尺寸等五项指标对抽运场分布进行综合评价.评价方法中既有统计量(如沉积效率、起伏RMS值、平均抽运密度),又有极值量(如调制度),还有建立在起伏RMS值统计结果基础上且满足一定条件的均匀区尺寸指标,是一套比较综合的评价方法.还提出从抽运场中间小区域开始,逐步向外扩大面积计算各指标,最后得到这些指标的变化曲线,根据这些变化曲线可对不同的耦合系统进行分析比较.对三个抽运场分布进行实例分析,结果表明,提出的评价指标和计算方法能反映出抽运场分布的抽运能沉积效率和分布起伏等关键信息.     

半导体激光器端面抽运高功率高效Nd:YVO_4固体激光器

报道了一种光纤耦合半导体激光器端面抽运高功率高效Nd:YVO4固体激光器。在抽运功率为20W时获得了11W的TEM00模输出,光-光转换效率为55%;而抽运功率为12W时输出功率为7.1W,光-光转换效率为59%,斜效率达64%。在高抽运功率下测量了Nd:YVO4晶体的热透镜焦距,结果表明:得到有效冷却的低浓度和高质量的Nd:YVO4晶体,其热聚焦作用实际上相对很弱     

半导体激光器端面抽运高功率高效Nd∶YVO4固体激光器

报道了一种光纤耦合半导体激光器端面抽运高功率高效Nd∶YVO₄固体激光器。在抽运功率为20 W时获得了11 W的TEM00模输出,光-光转换效率为55%;而抽运功率为12 W时输出功率为7.1 W,光-光转换效率为59%,斜效率达64%。在高抽运功率下测量了Nd∶YVO₄晶体的热透镜焦距,结果表明：得到有效冷却的低浓度和高质量的Nd∶YVO4晶体,其热聚焦作用实际上相对很弱。     

大功率连续Nd:YAG激光器热透镜焦距测量

阐明了一种利用腔的临界稳定条件来测量灯抽运大功率连续 Nd:YAG激光器有效热透镜焦距的简单方法。通过测量特殊临界稳定点的输出功率 ,可计算出激光棒的有效平均热焦距 ,以及径向和切向的热透镜焦距 fr和fθ。此方法简单可行 ,特别适用于高功率激光器热焦距的测量。此方法利用腔的临界稳定点 ,是在有激光输出时测量的 ,比无激光输出时更接近实际情况 ,与探测光束法比较测量偏差为± 10 % ,小于非稳腔法± 2 0 %的测量偏差 ,测量值更准确。为优化设计大功率激光器提供了准确的设计参数     

一种改良的非稳腔热透镜焦距测量方法

提出了一种改良的非稳腔热透镜测量方法,采用此方法对Nd：YAG连续激光器临界稳定点的输出功率进行测量,计算得到Nd：YAG晶体连续工作模式下的有效热透镜焦距,同时对主动调Q Nd：YAG激光器进行实验,采用改良非稳腔方法测量了主动调Q Nd：YAG激光器的热透镜的焦距。连续和调Q工作模式下的热透镜焦距实验结果有较好的一致性。文中对固体激光器的热透镜焦距进行了理论计算,理论计算结果与实验结果在误差范围内能较好地吻合,证明了文中提出的热透镜改良测量方法的有效性和可靠性。     

测量Nd:YAG激光器热透镜焦距的新方法

提出一种测量大功率连续Nd：YAG激光器有效热透镜焦距的新方法。利用腔的临界稳定条件,通过测量临界稳定点的输出功率,计算出激光棒的径向和切向的热透镜焦距,以及有效平均热焦距。这种方法不需要特别的仪器,且操作简单;与探测光束法测量的偏差为士10％,要小于非稳腔法的士20％。     

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。     

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.