LD侧面泵浦Nd：YAG高重复频率激光技术的研究

摘要

电光调Q高重复频率激光器具有更窄的脉宽和更高的峰值功率，这使得它与声光调Q高重复频率激光器相比占有很大优势。在工业高速加工、高速摄影以及高速三维数据采集等方面，电光调Q高重复频率激光器具有极好的应用前景。然而，可用的电光晶体中，DKDP晶体插入损耗比较大；LNB晶体在高重复频率时存在压电环效应；BBO晶体调Q半波电压比较高，增加了制作Q驱动源的难度；目前有关LGS晶体高重复频率应用的报道很少；而KTP晶体电导率较高使其电光性能变差；RTP晶体具有大电光系数、高损伤阈值以及高重复频率时不存在压电效应，适合作为高重复频率、高峰值功率电光Q开关。因此，研究RTP电光调Q高重复频率激光器具有重要的意义。本论文内容包括以下几个方面：
　　 (1)本论文简洁叙述了本课题的研究背景及意义；综述了各种调Q高重复频率激光器技术的研究现状以及技术特点；提出了RTP电光调Q在高重复频率激光的应用前景。
　　 (2)从速率方程理论出发，分析LD侧面连续泵浦Nd:YAG电光调Q形成高重复频率激光的过程；推导了调Q激光器的输出特性以及重复频率激光器的峰值功率与最大连续功率之比、平均功率与最大连续输出功率之比、脉宽与归一化重复频率的关系。
　　 (3)从单轴晶体折射率椭球出发，推导了单轴晶体纵向电光效应的半波电压值；主要分析了几种电光晶体的优缺点以及应用；最后确定RTP作为LD侧面泵浦Nd:YAG的高重复频率激光器中的电光调Q晶体。
　　 (4)计算了本课题中RTP电光调Q晶体的半波电压值；设计了制作RTP电光Q开关的实验。同时，采用双轴晶体的折射率椭球理论，分析并比较三种影响双RTP电光Q开关消光比的主要因素，其中两块RTP晶体的通光方向（x轴）不重合引起额外的相位差对Q开关消光比影响最大，其次是两块晶体外加电场方向（z轴正方向）是否正交，而激光光束与电光开关的通光方向有一定的夹角影响最小。这为设计Q开关和实验调试提供了理论依据。
　　 (5)实验初步研究了RTP电光调Q高重复频率激光器的输出特性；初步实现了LD侧面连续泵浦Nd:YAG高重复频率激光器调Q运行；最后提出实验的难点以及需要改进的地方。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 高重复频率激光技术的研究背景以及意义

1.2 目前主要的高重复频率激光技术

1.2.1 声光调Q技术

1.2.2 电光调Q技术

1.2.3 可饱和吸收调Q技术

1.3 RTP电光调Q高重复频率激光技术的研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 本章小结

1.5 本论文的研究内容

第2章 LD侧泵Nd: YAG高重频激光技术基本理论

2.1 调Q的基本原理

2.2 高重复频率激光器输出特性的分析

2.2.1 调Q激光器速率方程

2.2.2 调Q脉冲的输出特性

2.3 本章小结

第3章 电光晶体材料的分析

3.1 调Q晶体的电光效应

3.2 各类电光晶体材料的特性分析

3.2.1 磷酸二氢钾KDP

3.2.2 偏硼酸钡BBO

3.2.3 铌酸锂LN

3.2.4 硅酸镓镧LGS

3.2.5 磷酸氧钛钾KTP

3.2.6 磷酸氧钛铷RTP

3.2.7 晶体材料的比较分析

3.3 本章小结

第4章 RTP电光Q开关的设计与分析

4.1 RTP晶体电光Q开关的设计

4.1.1 RTP电光晶体的半波电压

4.1.2 RTP电光Q开关的设计实验

4.2 RTP晶体电光Q开关的分析

4.2.1 离轴光线对消光比的影响

4.2.2 通光方向对位相差的影响

4.2.3 两块晶体外加电场方向的夹角对消光比的影响

4.3 本章小结

第5章 LD侧泵Nd: YAG RTP电光调Q激光器

5.1 实验装置及分析

5.1.1 原实验装置及分析

5.1.2 改进后的实验装置及分析

5.2 实验结果与分析

5.3 本章小结

第6章 总结

6.1 工作总结

6.2 有待进一步研究的问题

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢