热效应对二极管泵浦激光器输出性能的影响

摘要

本文主要从两个方面加以讨论：一是晶体热透镜效应对光束质量的影响；二是晶体热透镜效应对激光损耗的影响。
　　 以二极管泵浦固体激光器为例，首先建立晶体热效应理论模型，采用数值计算，通过计算机模拟的手段给出晶体端面的温差分布，不均匀的温度场导致介质内部折射率发生变化，热效应的不均匀性使得通过介质的光线发生畸变，引起了在离泵浦光中心不同距离的轴线方向上的光程变化量。考虑到不同泵浦光对晶体热效应的影响，本文分别对理想高斯光和平顶光展开讨论。从泵浦光功率、泵浦半径和谐振腔的几何参数这几个物理量出发，定性研究了热效应对光束质量的影响。晶体热效应引起的激光损耗中，本文主要考虑的是衍射损耗。利用菲涅耳—基尔霍夫衍射积分公式进行光波场的迭代，对于每次渡越后在镜面上得到的新的光场都要进行归一化，并对相邻归一化系数作比较，就能更快地知道初始光场经过多少次迭代后能达到“稳定”状态，从而得到相对衍射损耗。

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第一章绪论

1.1激光二极管泵浦固体激光器的发展及其应用

1.1.1二极管泵浦固体激光器的发展历程

1.1.2二极管泵浦固体激光器的应用

1.2激光晶体热效应是影响激光输出特性的重要因素

1.3激光晶体热效应问题的研究现状

1.4论文的研究内容

第二章LD泵浦固体激光器的结构

2.1泵浦方式

2.1.1直接端面泵浦

2.1.2光纤耦合端面泵浦

2.1.3侧面泵浦

2.2冷却方式

2.3减小热效应的途径

第三章LD端面泵浦固体激光器的晶体热效应

3.1激光晶体热效应产生的机理

3.2 Nd：YAG的特性

3.3激光晶体中的温度计算理论

3.3.1 Nd：YAG激光器的热效应模型

3.3.2晶体棒内的温度计算原理

3.4不同泵浦光分布下晶体端面温度分布

3.4.1理想高斯光分布下晶体端面温差分布

3.4.2平顶光束分布下晶体端面温差分布

第四章晶体热效应对光束质量的影响

4.1 M2因子定义

4.2建立模型的基本思想

4.3泵浦光对光束质量的影响

4.3.1理想高斯光对光束质量的影响

4.3.2平项光对光束质量的影响

4.3本章小结

第五章晶体热效应引起的激光损耗

5.1激光损耗机制

5.2衍射理论

5.2.1菲涅耳—基尔霍夫衍射积分

5.2.2算法的建立

5.2.3相对衍射损耗

5.3泵浦光分布引起的激光损耗的计算

5.3.1理想高斯光引起的衍射损耗的计算

5.3.2平顶光引起的衍射损耗的计算

5.4本章小结

第六章结论

致谢

参考文献

在读期间研究成果