YAG激光介质热致双折射与偏振特性的研究

摘要

本论文从理论和实验两方面对均匀泵浦的YAG激光介质的热致双折射和偏振特性进行了研究。首先，介绍了热致双折射效应的研究发展现状，并结合课题需要对热致双折射导致的折射率变化进行了理论分析，给出了热致双折射产生的径向和切向折射率变化公式与截面分布图。计算了线偏振光经过位于两平行和正交偏振片之间的Nd：YAG晶体的透射光强和退偏损耗。其次，进行单轴晶的锥偏光干涉实验和[111]切割方向Nd:YAG晶体在泵浦条件下的锥偏光干涉实验。通过与单轴晶类比，对实验获得的Nd：YAG晶体的偏光干涉图样给予了合理解释。并证实了[111]切割方向Nd：YAG晶体在均匀泵浦条件下的热致双折射率分布图具有径向对称性的特点。同时通过实验测量等差线圈的间距给出了计算热致双折射产生折射率差的公式，可以用来定量研究激光介质的光学热畸变。详细分析了线偏振光经过热致双折射晶体后偏振态的变化。
　　为了分析热退偏导致的损耗，模拟了[111]切割方向的退偏损耗以及退偏光强分布。由于激光晶体的退偏损耗与晶体的切割方向有关，作为比较，对[100]切割方向的YAG晶体退偏损耗和退偏输出光强给出了理论分析和数值模拟。并对这两种切割方向的退偏损耗规律给出了分析和比较，证明了[100]切割方向的退偏损耗在适当的入射偏振光下退偏损耗比[111]方向的小。实验研究了[111]切割方向Nd：YAG晶体的退偏损耗。最后设计了一个实验方案，测量了[111]切割方向Nd:YAG晶体的径向热焦距和切向热焦距，并与理论计算值做对比，证实实验方案的可行性和正确性。

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1 绪论

1.1 课题背景

1.2 热致双折射与偏振特性研究发展状况

1.3 本论文的工作内容

2 YAG介质的热致双折射效应

2.1 YAG介质的温度分布

2.2 介质的热应力

2.3 YAG介质热致双折射特性2.3.1 介质的折射率椭球

2.4 径向热透镜和切向热透镜效应

2.5 本章小结

3 YAG晶体的偏振特性分析

3.1 偏光干涉效应

3.2 YAG介质中的退偏效应

3.3 本章小结

4 Nd：YAG晶体偏振特性的实验研究

4.1 KDP晶体锥偏光干涉实验

4.2 [111]切割方向Nd:YAG晶体的偏振特性实验

4.3 [111]切割方向Nd：YAG晶体退偏实验

4.4 径向和切向热焦距的测量实验

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录 1 计算机模拟程序