| 题名 | 高功率高重复率固体激光器中热效应补偿研究 |
| 作者 | 纪江华 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2006 |
| 授予单位 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 |
| 导师 | 朱小磊 |
| 关键词 | 高功率高重复率固体激光器 电光调Q 热效应 热致退偏振补偿 Nd:YAG陶瓷 |
| 中文摘要 | 高功率高重复率全固态激光器在加工、测量、遥感、成像等领域的应用日益广泛，对激光器输出功率、光束质量等要求也越来越高。在应用需求的促进下，高功率高重复率固体激光器得到了迅速的发展，但固体激光器中的热效应一直以来都是制约其发展的重要障碍。 对于测量领域的应用，一般需要高脉冲能量、高重复频率和窄脉冲的激光器，因而一般采用电光调Q方式运转的固体激光器。在电光调Q固体激光器中，热效应又包括固体激光介质棒的热透镜效应和热致双折射效应以及电光晶体的热致双折射效应，由于电光调Q激光器中需要插入偏振器件，热致双折射效应将导致严重的退偏振损耗，严重影响了激光器的输出功率的提高。 本文理论分析并实验测量了电光调Q激光器中固体激光介质和电光晶体的热致双折射效应及两者的热致退偏振损耗，并实验分析了不同重复频率条件下电光Q开关调Q电压对激光器输出能量的影响。结果表明电光晶体的热退偏损耗较弱，调Q电压的变化对激光器的输出影响也很小，而固体激光介质的热退偏损耗则很强，损耗功率约为激光器输出功率的1/3，因而本文首先考虑了对激光介质的热致退偏振损耗进行补偿。论文工作创新地设计了一种新型双电光Q开关热退偏补偿谐振腔，通过实验分别测量了新型谐振腔和原谐振腔的输出功率、光束发散角、脉宽、光束偏振度等参数，并进行比较，结果显示，新型谐振腔的输出功率和光束偏振度较原谐振腔有了大幅度提高，其他参数基本相同。这说明新型谐振腔对热退偏损耗起到了很好的补偿效果，能明显改善高功率高重复率电光调Q固体激光器的输出性能，且对于后续的非线性频率变换效率也应有很大提高。 此外，本论文还重点开展了Nd:YAG陶瓷高功率高重复频率固体激光器的实验研究。众所周知，Nd:YAG单晶是目前最常用的固体激光介质，但一般尺寸较小、掺杂浓度较低等因素限制了其在大能量激光器中的应用。而近年来发展迅速的Nd:YAG陶瓷激光材料则不仅具有单晶的诸多优点，还弥补了它尺寸小、掺杂浓度低、生长困难、成本高等缺点，被认为是Nd:YAG单晶最有希望的固体增益介质替代品。本文采用均匀环绕测面抽运结构，成功地获得了斜率效率大于60%的kHz准连续输出，并在此基础上成功实现kHz电光调Q输出。通过与同等条件下的Nd:YAG单晶激光器作比较，发现Nd:YAG陶瓷虽然在光学质量方面仍有不足，但其输出激光功率等性能已与Nd:YAG单晶相当，高重复频率下的热致退偏损耗与Nd:YAG单晶也非常接近。可以预期，随着陶瓷制备工艺的进一步发展，作为固体激光增益介质，Nd:YAG陶瓷将成为Nd:YAG单晶的强有力的竞争者。 |
| 语种 | 中文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.siom.ac.cn/handle/181231/16665]  |
| 专题 | 上海光学精密机械研究所_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 纪江华. 高功率高重复率固体激光器中热效应补偿研究[D]. 中国科学院上海光学精密机械研究所. 2006. |
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