多端面泵浦二极管泵浦固体激光器的光场研究

摘要

近年来，激光二极管泵浦的全固态激光器(DPL)以其效率高、体积小、重量轻、寿命长、稳定性好等特点，成为当今固体激光器件一个发展热点。采用端面泵浦的DPL，有效地将泵浦光耦合进激活介质的TEM00模体积内，易于实现泵浦光与激光腔内振荡光间的模式匹配，具有阈值低，斜效率高等优点，有利于获得较好的输出光束质量。
　　 本文以多端面泵浦DPL为研究对象，对其谐振腔进行了物理模型的等效处理和算法设计，将等效物理模型单元化(以平行平面腔为基础单元)、模块化(衍射计算模块、增益分布计算模块、热透镜计算模块、光场放大倍数计算模块)。考虑到在实际应用中折叠腔的晶体数目可变，我们在程序设计过程中巧妙的利用了积木式直接堆积的方法形成了一种循环加自动链式组织方式：提出了一种基于菲涅耳一基尔霍夫衍射积分公式的谐振腔光束计算方法，建立了激活介质增益分布的近似计算模型，同时考虑激光介质热透镜效应对光场的影响，完成了多端面泵浦折叠腔DPL的仿真计算程序。利用该仿真程序可以近似计算出不同参数下的谐振腔光场分布和光场放大倍数。这种光场计算软件，目前在文献中尚未报道。
　　 利用上述软件，论文分别对热效应轴对称和非轴对称分布时的情况展开讨论，着重研究了三端面泵浦DPL谐振腔的光场分布规律。在轴对称分布的热效应条件下：①泵浦功率的增加对光场分布有着极大影响；②光场放大倍数随着泵浦光半径的增加而变化，只有当泵浦光半径满足一定条件时，谐振腔才能起振，且泵浦光半径存在最优值；③在总腔长不变的情况下，改变增益介质之间的相对距离对光场分布有极大影响，光场放大倍数发生变化。在非轴对称分布的热效应条件下：①随着泵浦功率的增加，光场的放大倍数逐渐减小；②与轴对称分布时相同参数下的情况比较，光场的放大倍数明显减小，光场分布发生畸变，偏离谐振腔中心越远，光场发生畸变越严重。