ld泵浦nd3ayag固体激光器热效应分析及简化传播圆理论应用的研究

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1、万方数据目录第一节LD端面泵浦固体激光器热分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．283．1．1端面泵浦光场分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．283。1。2棒状激光晶体ANSYS模拟边界条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯293．1．3ANSYS模拟下的温场分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯30第四章总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯34参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯36致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯39个人简历⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯40IV万方数据第一章绪论第一节LD泵浦固体激光器研究概况1．1．1LD泵浦固体激光器简介1960年，

2、世界上第一台激光器由美国人T．H．Maiman发明，距今已经50余年了。这些年间，无论激光器或者以激光器为基础设备的技术发展十分迅速，从最早的红宝石激光器到现在的数字激光器。激光器及其技术广泛运用于各个领域，包括军事、医疗、工业、科学研究等。例如：气体激光器、化学激光器和后起之秀的固体激光器都先后应用于军事领域，如战术军用激光测距机等，有潜力应用于定向能武器用激光器的高功率固体激光器也是在研究中；半导体激光器，也是因为体积小、寿命长、重量轻，适用于临床疾病诊断和生物医学研究中；激光通信、激光印刷、对于同位素的激光分离等方面的应用，都大

3、大满足了人类的高科技需求。激光器的技术以及理论同时也是在不断地发展研究中，激光器的热效应大大限制了全固态激光器的性能，故而不断地减小热效应以及热效应对激光器光束的负面作用也是时至今日被研究的重要课题之一。[1-71当LD泵浦固体激光器工作时，泵浦源对于激光晶体泵浦，激光晶体中形成粒子数反转，产生激光，与此同时，由于一部分能量由基质吸收，或离子间的相互作用从而产生热量。这些热量会使得激光器由多种不良效应：热透镜、热应力和热致双折射，最终影响激光的输出，当能量更高时甚至达到激光晶体的破坏阈值对激光晶体造成破坏。对激光器中的热效应的解决方式

4、和不同技术的开发，包括共振泵浦技术，也是固体激光器技术领域的研究重点。另外21世纪以来，泵浦模型、腔内损耗、对于激光器中非线性光学问题(光学参量震荡、准相位匹配)的研究也是固体激光器研究的重点。LD泵浦固体激光器，即激光二极管泵浦激光器，激励源为半导体激光二极万方数据第一章绪论管，在2l世纪以来也是发展最快，应用十分广泛的激光器。由于其结构紧凑，体积小的光斑尺寸，良好稳定的激光，寿命长，有利于小型化等诸多优点，对于它的研究也是逐渐成为激光技术领域的一个重要分支。LD泵浦固体激光器的泵浦源也是使用半导体激光器代替了传统的氙灯或氪灯进行泵

5、浦，使此类激光器也是被称为第二代激光器。本文模拟采用的LD泵浦激光器的激光晶体为Nd：YAG,也是最为常用的激光晶体之一。1．1．2LD泵浦Nd：YAG固体激光器的基本特性LD泵浦Nd：YAG激光器具有以下而激光二极管泵浦固体激光器所共有的优良特性【8-21】：l、与工作物质光谱匹配性好如果一个闪光灯泵浦的固态激光器，在吸收光谱中的闪光和工作物质的发射光谱不匹配，则泵浦源将大致低效率的设备，若所用闪光灯的发射光谱是连续光谱在很宽范围内的，这将会使工作物质的发光光谱的--4,部分被吸收，该设备的其余大部分能量会被转换成热能。当泵浦源换成

6、激光二极管时，便可以十分好的解决这个问题，使得光谱在窄范围内，一般为几个纳米。激光器工作时，激光输出的斜效率也较高。2、体积小、构造简单，易于校准，寿命长激光二极管相对传统闪光灯泵浦来说体积更小，电源的体积也更小，只有闪光灯电源体积的十分之一。利用激光二极管进行泵浦后，所引发的激光器的热效应也相对来说更小。故而，可以减小冷却系统的负担以及缩小冷却系统的体积，激光器设备在结构上便于维修调整，也简化创造小型化固态设备了必备条件。另外，作为第二代激光器，在使用寿命上也是大大地增长，寿命可达109小时，这令激光器系统的可靠性也大大提高了。在L

7、D泵浦Nd：YAG固体激光器中所使用的的Nd：YAG晶体也是有如下的优良特性：LD泵浦Nd：YAG是现今十分常用的激光器之一，也在于其激励晶体Nd：YAG的优良特性。Nd：YAG(掺钕忆铝石榴石)很有利于产生激光，其基质YAG也是2万方数据第一章绪论材质坚硬、光学质量好、热导率高。YAG基质的高强度和硬度，可在正常生产过程中保证不会严重破损的问题。表1．1也是列出了Nd：YAG晶体的主要特性。表1．1Nd：YAG晶体的主要特性ParametersNd：YAGCrystals仃uctLlreIsotrapiccubicThermalco

8、nductivityO．13(W／cmk1dn／dT+7．3(10石k‘1)Fluorescentlifetime230(us，1％doping)Peakabsorptionwavelength807．5Absorpti