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《北京理工大学》 2016年
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LD端面泵浦Nd:YVO_4板条激光放大器的研究

桑思晗  
【摘要】:激光二极管部分端面泵浦板条放大器是近二十年来发展起来的一种新型全固态激光器,同时继承了部分端面泵浦板条激光器和主振荡级功率放大器两者的优点,包括高效率、结构紧凑以及优秀的热处理能力。本论文主要就该技术进行了研究,主要内容和创新点如下:1.研究了部分端面泵浦板条晶体的热效应。基于热传导方程获得了Nd:YVO_4板条中的温度分布数值解。推导了热应力和热透镜焦距满足的解析式并进行了模拟。我们从上述几个方面比较了808nm泵浦和上能级直接泵浦对热效应的影响,证明了后者对于缓解热效应的优越性。2.我们选用中心波长为880nm的激光二极管叠阵作为泵浦源,以单块Nd:YVO_4板条晶体作为增益介质,基于平平腔实现了八程放大。种子光平均功率为6W时,在重复频率为30k Hz的情况下获得了最高92W的放大输出。相应的提取效率为29.5%。在输出功率为82W时,两个方向的光束质量分别为1.89和1.38。3.对于梯度掺杂板条的侧面泵浦均匀化进行了理论研究。首先根据均匀泵浦条件得到了连续变化的掺杂浓度分布,并证明了具有该浓度分布的Nd:YAG板条在双端泵浦下具有平坦的温度分布。为了逼近这一浓度分布,我们采用了键合多段均匀掺杂板条的方法。选取的两种方案同时获得了较为平坦温度分布和高吸收效率。进一步的优化可以通过增加板条个数和减小厚度实现。
【关键词】:部分端面泵浦板条放大器 上能级直接泵浦 Nd:YVO_4 均匀泵浦 温度平坦
【学位授予单位】:北京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN248.1
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-9
  • 第1章 绪论9-19
  • 1.1 引言9
  • 1.2 激光二极管泵浦全固态激光技术概述9-11
  • 1.3 LD泵浦板条激光技术概述11-17
  • 1.3.1 多种结构的板条激光器11-14
  • 1.3.2 Innoslab激光器的发展14-17
  • 1.4 本论文的主要研究内容17-19
  • 第2章 部分端面泵浦板条晶体热效应的研究19-33
  • 2.1 增益介质和泵浦方式19-22
  • 2.2 温度场分析22-25
  • 2.3 热应力分析25-29
  • 2.4 热透镜效应29-32
  • 2.5 本章小结32-33
  • 第3章 上能级直接泵浦Nd:YVO_4板条多程激光放大器33-47
  • 3.1 引言33
  • 3.2 板条放大器能量传输方程33-37
  • 3.3 实验装置37-43
  • 3.3.1 泵浦源及耦合系统37-38
  • 3.3.2 多程放大器腔型设计38-40
  • 3.3.3 种子源及其整形系统设计40-43
  • 3.4 实验结果和讨论43-46
  • 3.4.1 输出功率特性43-45
  • 3.4.2 光束质量因子45-46
  • 3.5 本章小结46-47
  • 第4章 梯度掺杂板条的侧面泵浦均匀化理论研究47-56
  • 4.1 引言47
  • 4.2 陶瓷板条的双端均匀泵浦理论分析47-50
  • 4.2.1 梯度掺杂浓度的求解47-49
  • 4.2.2 泵浦品质和吸收系数49-50
  • 4.2.3 温度分布模型50
  • 4.3 模拟结果和讨论50-55
  • 4.4 本章小结55-56
  • 结论56-58
  • 参考文献58-63
  • 攻读学位期间发表论文与研究成果清单63-64
  • 致谢64

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