固体激光器中热效应等效厚透镜及其对光场影响的研究

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1、西安电子科技大学硕士学位论文固体激光器中热效应等效厚透镜及其对光场的影响研究姓名：白鸽申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：过振201103塑墅ll掣1掣必磐哩磐鬯型摘要固体激光器热效应的控制已经成为激光器研究重点之一。激光晶体的热效应由晶体的热耗、晶体自身的性质以及晶体散热方式共同决定。泵浦源的空间分布和晶体对泵浦光的吸收性质决定了晶体稳定工作时产生的热效应，进而影响晶体等效热透镜，泵浦光在晶体中的分布和振荡光在谐振腔中的分布。人们往往采用等效透镜的方法研究热效应，该方法简便，直观性强，易采用解析方式进行研究，但在热温度空间分布较为复杂

2、的晶体中很难用单一透镜来描述热透镜的状况，采用单一等效透镜法研究的结果与实际相差太远。针对上述情况，本文提出了小步长分段法进行热效应研究，为此研究了大功率泵浦激光器时激光晶体的温度分布，并通过热弹性理论分步计算了晶体的热透镜效应，通过研究讨论基模高斯光束的q参数在晶体热透镜效应作用下的变化规律分析晶体热效应对泵浦光的影响，应用自洽场理论分析晶体热效应对谐振腔内振荡光光束半径分布及输出光束腰半径的影响。本文采用了仿真法进行研究。结果表明，在大功率泵浦半导体激光器时，泵浦光功率越大，泵浦光光束半径越小，晶体掺杂浓度越大，晶体的热效应越明显，工作时

3、的热透镜焦距越小，等效光组的主点位置越靠近泵浦端面，对泵浦光在晶体内传输和振荡光在谐振腔内传输的汇聚作用越大。文章在分析晶体热效应对谐振腔内振荡光影响时，得出分段计算晶体热效应时，不断减小计算步长，输出光的束腰半径将会趋向于一恒定值，这一点在理论上是正确的，可以为后续的实验及研究工作提供一定的参考价值。此外，本文提出了三段晶体结构模型，每段晶体的掺杂浓度依次升高，既能保证晶体对泵浦光功率的吸收，也可有效地降低晶体的热效应，可用于大功率泵浦DPL激光器系统。关键词：激光二极管泵浦固体激光器热效应等效热透镜AbstractHowtoeffecti

4、velycontrolthelaserthermaleffectoflaserresearchhasbecomeoneofthekey．Thethermaleffectoflasercrystalisdeterminedbycrystalheatconsumption，thenatureofthecrystalitselfandcrystalcoolingmethodstogether．Thespatialdistributionofpumpsourceandtheabsorptionpropertiesofcrystalonthepumpl

5、ightdeterminethethermaleffectsoftheworkingcrystal，therebyaffectthecrystalequivalentthermallens，thepumplightdistributioninthecrystalandtheoscillatorlightdistributionintheresonantcavity．Peopleoftenusetheequivalentthermallensmethodtostudythethermaleffect．Themethodissimple，intu

6、itive，andeasytostudybyanalyticalway,butinthecrystalwithcomplextemperaturedistributionitisdifficulttouseasinglelenstodescribethesituation．Inviewofthesituationabove，thispaperdiscussesthetemperaturedistributionofthecrystalwhenhigh—powerpumped，andthencalculatethecrystalthermall

7、enseffectthroughthethermalelastictheory，analysistheinfluenceofthecrystalthermaleffectonthepumplightthroughresearchanddiscussthevariationoftheqparameterofthefundamentalmodeGaussianbeamsunderthecrystalthermallenseffect，analysistheinfluenceofthethermaleffectontheradiusdistribu

8、tionofoscillationlightbeamintheresonantcavity．Simulationresultsshowthatinhighpower