Er:YAG激光器关键性能参数优化及光的传输

摘要

Er:YAG激光器输出的2.94μm激光能被水和羟基强吸收,且对周围组织损伤小,在医疗领域中应用越来越广泛,对激光器的输出特性也提出了更加苛刻的要求。
　　 本论文以设计一台具有实用价值的铒激光器为目的。从理论基础出发,得出影响输出效率和光束质量的关键性能参数。包括谐振腔的结构和长度、聚光腔的类型和材料的选择、热效应,并对这些参数进行系统分析,得出优化的设计方案。着重介绍热效应对铒激光器的影响,推导出用CCD测量高斯光束,根据高斯光束变化量计算等效热焦距的方法,并设计实验进行验证和测量热焦距,根据实验结果得出热透镜补偿方法。
　　 为了能精确、高效的传输2.94μm激光到需要治疗的各个部位,本文对铒激光的传输特性进行研究,分析和比较不同的传输方法,得出在产品应用中最佳的传输方式。
　　 最后,根据优化的参数,设计出一台高效率和高光束质量的铒激光器,能满足2.94μm激光在末梢采血、牙科等多数医疗中的应用要求,具有产业化的可行性。

目录

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外Er:YAG激光器的发展及应用现状

1.2.1 国内外Er:YAG激光器的发展

1.2.2 Er:YAG激光器应用概况

1.3 课题研究的目的和意义

1.4 课题研究的主要内容

第二章 Er:YAG激光器的理论基础

2.1 Er:YAG晶体特性

2.2 Er:YAG晶体能带理论

2.2.1 Er:YAG晶体能级结构

2.2.2 Er:YAG晶体吸收光谱和荧光光谱

2.3 Er:YAG激光器的理论模型

第三章 Er:YAG激光器谐振腔的优化

3.1 概论

3.2 谐振腔的分类

3.3 Er:YAG激光器谐振腔的优化设计

3.3.1 谐振腔的长度

3.3.2 谐振腔的输出镜透过率

3.3.3 硬件设计

3.4 小结

第四章 Er:YAG激光器聚光腔的优化

4.1 概论

4.2 聚光腔的结构

4.3 Er:YAG激光器聚光腔的优化设计

4.3.1 泵浦源的选择

4.3.2 聚光腔结构

4.3.3 聚光腔反射面优化

4.4 小结

第五章 Er:YAG晶体棒热透镜分析

5.1 热透镜现象

5.2 热透镜效应理论分析

5.2.1 温度分布

5.2.2 热透镜效应

5.3 热透镜焦距测量方法

5.3.1 高斯光束通过薄透镜的变换

5.3.2 测量焦距方法

5.4 热透镜焦距测量实验与结果分析

5.5 小结

第六章 Er:YAG激光传输

6.1 导光臂传输

6.2 光导纤维传输

6.3 小结

第七章 Er:YAG激光器的设计和总结

7.1 激光器的设计

7.2 实验数据分析

7.3 激光器设计总结

第八章 总结和展望

7.1 论文的主要工作

7.2 论文的主要创新点

7.3 所遇问题以及研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文