脉冲LD端面抽运单掺铥激光器瞬态热效应研究

摘要

脉冲LD端面抽运的单掺铥激光器输出波长在2μm附近，处于人眼安全波段，可作为激光成像雷达、多普勒相干测风雷达和测量地球大气浓度和温度变化的差分吸收雷达的激光光源。但由于单掺铥晶体的增益截面较小，上能级寿命较长，且2μm波段覆盖了水分子和CO2的吸收峰，导致激光器产生的热效应严重，使得单掺铥激光器输出的光束质量差、功率低、稳定性较差，制约了激光器的发展。
　　本文从热传导理论入手，建立脉冲LD端面抽运单掺铥激光器瞬态热传导方程，模拟研究脉冲LD端面抽运单掺铥晶体瞬态热效应，给出晶体参数、激光器运转方式等对单掺铥晶体内部瞬态热效应的影响，掌握脉冲LD端面抽运单掺铥晶体内热效应的变化规律。主要研究内容如下:
　　(1)结合脉冲LD端面抽运键合Tm∶YAG棒的实际工作情况，利用积分变换法和分离变量法求解二维瞬态热传导方程，得到晶体棒内瞬态温度分布表达式，由温度梯度引起的热致光程差推得时变热焦距表达式。
　　(2)基于Matlab软件，对脉冲LD端面抽运键合Tm∶YAG棒瞬态温度分布和时变热焦距进行模拟分析。
　　(3)定量模拟分析晶体参数、激光器运转方式对脉冲LD端面抽运键合Tm∶YAG棒瞬态温度分布和时变热焦距的影响。
　　(4)实验测量脉冲LD端面抽运键合Tm∶YAG棒热透镜焦距，和理论模拟进行对比，从而验证理论模拟的正确性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 全固态激光器热效应研究现状

1．3 本论文的主要研究内容

第二章 脉冲LD端面抽运单掺铥介质瞬态温度分布理论分析

2．1 脉冲LD单端抽运单端键合单掺铥介质热模型建立与求解

2．2 脉冲LD单端抽运单端键合单掺铥介质瞬态温度分布模拟分析

2．3 脉冲LD双端抽运双端键合单掺铥介质热模型建立与求解

2．4 脉冲LD双端抽运双端键合单掺铥介质瞬态温度分布模拟分析

第三章 脉冲LD端面抽运单掺铥激光器热透镜效应理论分析

3．1 脉冲LD单端抽运单端键合单掺铥介质热透镜效应理论分析

3．2 脉冲LD双端抽运双端键合单掺铥介质热透镜效应理论分析

第四章 单掺铥晶体参数、激光器运转方式对瞬态热效应的影响

4．1 晶体参数对脉冲LD端面抽运单掺铥激光器瞬态热效应的影响

4．2 激光器运转方式对脉冲LD端面抽运单掺铥激光器瞬态热效应的影响

第五章 脉冲LD端面抽运单掺铥激光器热透镜效应的实验研究

5．1 脉冲LD单端抽运单掺铥介质热焦距测量实验装置

5．2 脉冲LD双端抽运单掺铥介质热焦距测量实验装置

5．3 脉冲LD单端抽运单端键合Tm：YAG晶体热透镜效应实验研究

5．4 脉冲LD双端抽运双端键合Tm：YAG晶体热透镜效应实验研究

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果