LD泵浦高功率固体激光器平凸谐振腔的研究

摘要

高功率固体激光器有着可用光纤传输的近红外波长，峰值功率高，器件结构紧凑等优点，在激光材料加工中得到了广泛的应用。随着泵浦功率的不断提高，晶体的热透镜效应逐渐显现出来并且几乎影响到激光器性能的各个方面，例如：谐振腔的稳定性、腔模尺寸、输出光束质量，模式耦合等，热透镜效应成为高功率激光器系统设计时首要考虑的因素之一。消除热透镜效应的一般方法有冷却，滤光，端面修凹面等光学补偿，在高功率段效果并不显著。本文采用了一种新的思路来降低热透镜效应，即引入平凸谐振腔的办法。
　　平凸谐振腔利用了激光棒在高功率状态下工作时可等效为光学透镜这一效应，采用凸面镜作为谐振腔的全反镜，可在输出镜处得到接近平行的光束。文章中对平平棒平平腔、端面修凹面腔、平平棒平凸腔分别进行了输出功率、发散角和热焦距的实验研究和数据分析，并运用光学传输矩阵的方法对平平腔和平凸腔的稳定性和发散角进行了理论计算，得出了与实验基本相符的结论。研究表明，平凸腔在高功率下稳定性较好，对热透镜效应的补偿效果显著。
　　在上述实验的基础上，我们对平凸腔 YAG激光器进行了轧辊毛化实验，并与平平棒激光器和修面棒激光器的毛化效果进行了对比分析。在平凸腔的条件下，激光器性能明显优于平平棒与修面棒条件下的激光器，并得到了大范围可调的粗糙度值，为一些激光加工提供了较好的依据。

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第一章 绪论

一 LD泵浦固体激光器的发展概况

二 固体激光器光学谐振腔的发展概况

三 本课题研究的意义及内容

（一）本课题的意义

（二）本课题的内容

第二章 LD泵浦声光调Q Nd:YAG激光器实验系统

一 泵浦源的确定

二 激光晶体Nd:YAG的介绍

三 调Q原理及调Q技术

（一）调Q原理

（二）几种常见的调Q技术

四 LD泵浦高功率固体激光器实验平台的整体参数设计

第三章 光学谐振腔的理论研究

一 谐振腔理论

二 光学谐振腔的光束传输特点和稳定性分析

（一）光学谐振腔的光束传输特点

（二）光学谐振腔的稳定性

三 含热透镜的光学谐振腔

（一）热透镜效应产生的原因及影响

（二）工作物质的热透镜焦距研究

（三）热效应的补偿方法研究

第四章 平凸谐振腔的实验研究和结果分析

一 实验装置与实验内容介绍

二 实验数据与分析

（一）输出功率的比较

（二）发散角的比较

（三）热焦距的比较

（四）结论

三 平凸谐振腔的轧辊激光毛化实验研究与结果分析

全文总结

参考文献

个人简历及攻读硕士学位期间已发表的论文

致谢