电光腔倒空窄脉宽高峰值功率全固态激光器研究

摘要

以全固态激光器的优势为切入点，首先讲述了全固态激光器的发展进程。并通过对比总结，优选了激光工作物质Nd:YAG和Nd:YVO4分别用于电光腔倒空实验和声光调Q实验，并选择KD*P作为电光晶体。
　　从调Q速率方程出发，通过理论分析与合理的赋值模拟，解释了脉冲输出平均功率和脉冲宽度与反转粒子数密度之间的关系。为了获得脉宽相对较窄的脉冲输出，在平平谐振腔结构中使用LD单端泵浦偏振吸收与发射的Nd:YVO4晶体，并且讨论了腔长，重复频率以及输出耦合镜透过率与脉冲宽度的变化关系。
　　利用调Q速率方程，确定了最优输出耦合反射率，最大脉冲能量，最大峰值功率和脉冲宽度与无量纲变量z的关系，并分析了谐振腔往返损耗、谐振腔增益和反转衰减因子分别对Nd:YVO4与Nd:YAG调Q脉冲参数的影响。结果表明：最优输出耦合反射率和脉冲宽度随谐振腔往返损耗的增大而减小，最大脉冲能量和最大峰值功率受反转衰减因子的影响很大，并随反转衰减因子的增大而减小。通过确定z值可以将调 Q脉冲参数具体化。
　　针对于电光调Q腔倒空实验装置，选择了直腔型电光腔倒空实验模型，包括腔内输入镜，输出镜，薄膜偏振片，四分之一波片的选择。分析了薄膜偏振片的镀膜及放入腔内的角度和四分之一拨片改变光束的偏振方向等。对电光晶体加压以及撤压延迟进行计算，并通过实验优化减少了高压对光路以及电路的干扰。

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第一章 绪 论

1.1 全固态激光器综述

1.2 全固态脉冲激光器发展现状与应用

1.3 全固态脉冲腔倒空技术发展概况

1.4 论文主要研究的内容

第二章 脉冲固体激光器理论分析

2.1 几种常见激光增益介质与非线性晶体简介

2.2 调Q基本原理

2.2.1 声光调Q原理

2.2.2 电光调Q原理

2.3 腔倒空技术理论研究

2.4 调Q速率方程分析

第三章 声光调Q 1064nm激光器理论模拟与实验研究

3.1 脉冲宽度与平均功率的模拟

3.2 声光调Q实验装置

3.3 脉冲宽度影响因素分析

3.3.1 腔长对脉冲宽度的影响与分析

3.3.2 重复频率对脉冲宽度的影响与分析

3.3.3 输出镜透过率对脉冲宽度的影响与分析

第四章 电光调Q腔倒空激光器理论模拟与实验研究

4.1 电光调Q脉冲参数模拟与验证

4.1.1 Nd:YAG与Nd:YVO4最优输出镜透过率的模拟

4.1.2 Nd:YAG与Nd:YVO4最大脉冲能量的模拟

4.1.3 Nd:YAG与Nd:YVO4最大峰值功率的模拟

4.1.4 Nd:YAG与Nd:YVO4最窄脉冲宽度的模拟

4.1.5 脉冲参数模拟的验证

4.2 电光调Q腔倒空实验装置与分析

4.3 实验结果与对比分析

第五章 工作总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间获得的科研成果