基于皮秒窄脉宽放大块状（棒状）晶体热分析研究

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1、中文图书分类号：TN248密级：公开UDC：535学校代码：10005工程硕士学位论文M.E.DISSERTATION论文题目：基于皮秒窄脉宽放大块状（棒状）晶体热分析研究论文作者：郝哲哲领域：光学工程指导教师：陈檬副教授论文提交日期:2016年6月UDC：535学校代码：10005中文图书分类号：TN248学号：S201313034密级：公开北京工业大学硕士专业学位论文（全日制）题目：基于皮秒窄脉宽放大块状（棒状）晶体热分析研究英文题目：RESEACHONTHERMALANALYSISOFPICOSECONDNARROWPULSEWIDTHBULK（ROD）CRYST

2、ALSAMPLIFIER论文作者：郝哲哲学科专业：光学工程研究方向：能量光电子申请学位：工程硕士专业学位指导教师：陈檬副教授所在单位：激光工程研究院答辩日期：2016年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：郝哲哲日期：2016年6月7日关于论文使用授权的说

3、明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：郝哲哲日期：2016年6月7日导师签名：陈檬日期：2016年6月7日摘要摘要随着激光技术的不断完善，激光技术在各个领域得到越来越多的应用。皮秒量级的超短脉冲，因为有高的峰值功率，在激光测距、激光核聚变（神光）、精密加工、激光雷达、生物医学、光谱学、光电子技术、卫星致盲激光武器等领域有着重要的应用。例如在卫星激光测距及星载激光雷达应用领域中，为了能

4、够更有效、更精确地测到超远距离目标，要求皮秒激光有更高的重频，更高的单脉冲能量和更好的光束质量。但是由于皮秒量级的脉冲宽度窄，放大效率低，通常采用再生放大加多级行波放大的方式进行放大，在进行皮秒高重频多级放大时，增益介质的热效应会导致激光光束质量变差、放大效率降低、光损伤等问题。本论文针对增益介质的热效应进行分析，并设计实验进行验证。论文第一章介绍了皮秒窄脉宽激光器在各个领域的应用，皮秒激光器的研究现状，从而引出了高功率皮秒激光器所面临的热效应问题。提出本文的研究内容。第二章主要分析激光晶体热效应产生的机理，为研究如何改善晶体热效应，保证激光器正常工作，提高激光器的稳定

5、性和输出光束质量提供理论支持。第三章利用LASCAD软件对激光晶体热效应进行了模拟计算，对放大器中增益介质内温度场分布、应力场分布以及泵浦方向数目的不同对增益介质的影响做了模拟计算和讨论。通过对Nd:YAG棒状晶体中的热效应的模拟计算为下一章的实验提供了数据支持。第四章搭建了SESAM锁模种子腔，为后续放大提供了种子源，同时利用Nd:YVO4晶体双折射的特性，使得输出种子光为水平偏振光。继而介绍了再生放大的原理，分析了并测量了侧泵Nd:YAG模块的热透镜，为搭建再生腔提供了数据支持。在随后的行波放大过程，分别设计不同实验验证补偿效果，获得单脉冲22能量为8.8mJ，光束

6、质量M1.583、M1.418，发散角DivXmrad1.7、XYDivY2.0mrad的激光输出。关键词：皮秒激光；热分析；行波放大；4f系统；光束质量IAbstractAbstractWiththecontinuousimprovementoflasertechnology,lasertechnologyhasbeenmoreandmoreappliedinvariousfields.Picosecondultrashortpulse,becauseofhighpeakpower,inthefieldoflaserranging,lasernuclearfu

7、sion(SG),precisionmachining,laserradar,biomedical,opticalspectroscopy,photoelectrontechnology,satellitelaserblindingweaponshaveimportantapplications.Forexample,insatellitelaserrangingandstarloadlaserradarapplicationsin,inordertobemoreeffectiveandmoreaccuratelymeasuredover