端面抽运DPL中晶体温度分布的研究

摘要

本文以激光二极管端面抽运固体激光器为研究对象，建立了热场的等效凹面反射镜模型，以此为基础在腔内建立光波场模型，并进行了实验研究，得出了以下结论：激光介质散热状况不好时，会造成激光光斑的非对称畸变，会使激光光束的指向角波动，热透镜的热不稳定性是造成激光场这种不稳定的重要因素。由此进一步分析了激光场分布的热不稳定性。
　　 研究了激光晶体内部的温度分布。运用了两种理论层面的分析方法：有限元分析法和半解析热分析法。另一方面，不同于这些从纯理论模拟的角度出发，对激光晶体内部温度分布进行分析的方法，本文提出了一种全新的具有实用价值的基于实验的研究方法。采集输出激光光斑，由光斑的光场分布信息，通过在腔内运用菲涅耳-基尔霍夫衍射积分，并根据稳腔条件，最终可以获得垂直于光束传播方向上晶体内部各层的温度分布情况。该实验方法对改善激光晶体散热状况的工程应用具有重要的指导意义。

目录

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声明

第一章绪论

1.1激光二极管抽运固体激光器

1.1.1激光晶体的现状及发展趋势

1.1.2激光二极管抽运固体激光器(DPSSL)

1.1.3大功率LD抽运的全固态激光器应用领域

1.1.4 LD抽运的全固态激光器的发展方向

1.2激光器热效应的提出及研究现状

1.3本文的研究重点

1.4本文的主要内容

第二章DPL中热效应的分析及其对场分布的影响

2.1 LD端面抽运固体激光器的热效应

2.1.1 LD端面抽运固体激光器中晶体的温度分布

2.1.2温度梯度产生的热效应

2.2 LD端面抽运固体激光器场分布的热不稳定性

2.2.1热等效凹面反射镜

2.2.2输出镜面上的光场分布的计算

2.2.3实验结果及对比验证

2.2.4场分布不稳定的实验测量

2.2.5结论

2.3 DPL中介质热效应的处理

2.3.1热透镜的抑制

2.3.2热透镜的利用

第三章单端抽运激光晶体温度分布的有限元分析法和半解析热分析法

3.1有限元法计算LD端面抽运固体激光器中介质的温度分布

3.2半解析热分析法计算LD端面抽运固体激光器中介质的温度分布

3.2.1端面抽运激光晶体实验结构及热模型建立

3.2.2晶体内部热传导方程及半解析解

3.2.3激光晶体的温度场分析

第四章LD端面抽运固体激光器中激光晶体内温度分布状况的实验研究

4.1理论分析

4.1.1基本思想

4.1.2理论推导

4.2两种研究方法的具体过程

4.2.1非线性方程组的实验模型

4.2.2衍射传播分析的实验模型

第五章结论

致谢

参考文献

研究成果

附录