激光二极管侧面抽运激光器热效应的不均匀性

激光二极管(LD)三向侧面抽运晶体时,每根抽运源上激光二极管阵列间的散热窄隙使得抽运光在晶体中轴向分布不均匀,晶体的轴向热均匀性变差.从光强分布的解析表达式出发,通过研究热源分布特性,导出了工作物质热透镜焦距的理论计算方法.数值计算了总抽运功率不变的情况下,抽运源激光二极管阵列的空间占空比、抽运源到晶体中心距离等因素对晶体热透镜焦距的影响.发现热透镜焦距随激光二极管阵列空间占空比和抽运距离的增大而增大.结果表明,抽运光沿轴向分布越均匀,热透镜焦距越长.这为追求晶体轴向热均匀性时侧面抽运源的选择和改进提供了依据.     

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。     

声光调Q DPL衍射效率延迟速率对脉冲特性的影响

对于大增益声光调Q的二极管端面泵浦固体激光器,衍射效率延迟速率对输出脉冲特性的影响不再像小增益系统那样可以忽略不计。主要讨论了衍射效率延迟速率对输出脉冲的建立时间以及脉冲形状的影响。首先根据实验测得的衍射效率延迟速率情况对输出脉冲的特性进行了模拟,然后模拟了常数衍射效率延迟速率变化对输出脉冲的特性的影响。实验结果表明,在一定范围内增大衍射延迟速率可以缩短脉冲建立时间,缩短脉冲宽度,增加峰值功率。因此,可以根据实际应用的需要选取符合要求的衍射延迟速率。     

DPL中晶体散热效果的比较

采用有限元法,以光纤耦合LD端面泵浦Nd:YAG激光器为例,模拟了三种冷却方式下,激光晶体的温度分布;分析了不同冷却方式对晶体温度分布和端面形变的影响;计算了不同对流换热系数和冷却水温度对晶体温度的影响。结果表明：在晶体侧面水冷时,改变对流换热系数和液体温度只能改变晶体的整体温度,对温度分布的均匀性几乎没有影响;三种冷却方式中,泵浦端水冷情况下晶体温度最低,端面形变量最小。     

增益预泵浦被动调Q DPL频率稳定性研究

影响增益预泵浦被动调Q DPL频率稳定性的因素很多, 其中预泵浦电流和主泵浦电流与其关系最为密切。在此基础之上,提出了用于增益预泵浦被动调Q DPL的台阶式电流跳变电源设计方案,完成了外部控制电路。将预泵浦电源分为控制电路和受控电源两部分,这种分离式的设计保证了受控电源与控制电路的独立性,有利于提高各自的稳定性。并通过实验获得了跳变斜率K=0.5 A/?滋s时,激光电源系统频率2 kHz下较为理想的满足预泵浦技术要求的电流输出波形,满足了设计要求,为提高被动调Q DPL频率稳定性奠定了基础。     

被动调QDPL激光器预抽运技术的参数研究

如何改善被动调QDPL激光器的输出不稳定性一直是研究的重点。通过对预抽运技术的理论研究,对预抽运技术进行了数值分析,得出了相应的图表。研究表明,抽运光的脉冲部分及其占空比对于输出脉冲波动的影响存在最佳值;抽运光的直流部分和抽运频率对于输出效果影响较大。将预抽运和连续抽运加以比较,发现预抽运技术可用于在被动调Q中稳定输出脉冲。     

DPL中激光二极管噪声的传递特性研究

测量了几种激光二极管的噪声，并且理论分析了这种噪声向激光二极管泵浦固体激光器中传递的规律。发现低频噪声以相同的相对大小进行传递；而高频噪声则会被抑制；噪声频率接近弛豫振荡频率时，会被明显放大；等于弛豫振荡频率时会引起弛豫共振。     

端面抽运声光调Q DPL实现重复频率10kHz,峰值功率220kW的脉冲输出

端面抽运的激光二极管抽运固体激光器 (DPL)具有结构简单、体积小、易于实用化等优点。但是高功率端面抽运DPL由于热效应过于集中 ,热透镜焦距非常小 ,往往导致谐振腔的严重不稳。同时较强的热应力还会导致激光介质破损和介质镀膜层的损坏。因此很难实现高重复频率、高峰值功率的调Q脉冲输出。本文采用多项关键技术获得重频 10kHz,峰值功率 2 2 0kW激光输出 ,这些技术包括 :通过非成像耦合系统调整抽运光的空间分布 ,见图 1,使得抽运光尽可能呈均匀的截面分布 ;将Nd∶YAG晶体的抽运端面设计成凹面结构 ,以抵消部分热透镜的作用 ,见图 …     

偏心高斯光束的强度分布

根据Collins公式得到了离轴高斯光束通过光学系统后的变换关系，分析了变换后光束强度分布的特点，结果表明变换后的光束为偏心高斯光束，进而导出了偏心高斯光束在垂直于传输方向上强度分布的近似表达式．最后以薄透镜系统为例，数值计算了该方向上的强度分布；以及不同位置处，偏心高斯光束与高斯光束强度分布的偏离程度，表明束腰平面上强度分布为高斯分布，随着考察面到束腰平面距离的增大，此偏离程度迅速变大．