短脉宽高重频掠入射板条激光放大器的研究

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1、中文图书分类号：TN248密级：公开UDC：535学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：短脉宽高重频掠入射板条激光放大器的研究论文作者：程思齐领域：光学工程指导教师：雷訇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：S201313013密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：短脉宽高重频掠入射板条激光放大器的研究英文题目：RESEARCHONSHORTPULSEWIDTHHIGHREPETITIONFREQUENCYSLABLASERAMP

2、LIFIERWITHBOUNCEGEOMETRY论文作者：程思齐学科专业：光学工程研究方向：能量光电子申请学位：工学硕士指导教师：雷訇副教授所在单位：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：程思

3、齐日期：2016年6月1日关于论文使用授权的说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：程思齐日期：2016年6月1日导师签名：雷訇日期：2016年6月1日摘要摘要高能量短脉宽固体激光器，具有在加工过程中产生的热影响区小、加工损伤少、精度高、加工效率高、速度快、成本低等优势，被广泛应用在激光加工、材料制备、非线性光学、医学检测以及科学研究等领域。但是固体激光

4、器同时实现毫焦级别，脉宽为1ns左右，高重复频率的高光束质量脉冲激光输出存在一定难度。因此，研究实现高重复频率高能量短脉宽固体激光器对于实际应用具有重要的意义。本文分析了国内外板条固体激光器的研究现状，采用主参量振荡放大的工作方式，基于掠入射板条结构的Nd:YVO4晶体，对窄脉宽高重复频率的脉冲种子源进行了单级多通放大实验及其优化。获得了脉宽为1.2ns，重复频率为7kHz，单脉冲2能量为1mJ，光束质量为M=1.5脉冲激光输出。本论文的主要内容包括：本文综合考虑了放大的自发辐射（ASE，AmplifiedSpontaneousEmissi

5、on）的抑制、放大通数所需角度和热效应等问题，设计了掠入射板条结构的Nd:YVO4晶体的几何尺寸，并将热沉与Nd:YVO4晶体上下两个非通光大面铟焊于一体以实现有效冷却；为了获得高增益放大输出，本文设计了合适的多通放大的光学传输系统，并采用半导体侧面泵浦的方式，进行了单级三通放大实验；根据实验结果对原实验中泵浦方式以及ASE的抑制方式进行了优化。泵浦方式的优化降低了30%多余能量输入，从而减小了激光放大过程中的热效应。另外，本文通过设置光阑、降低泵浦功率密度和各通光路分层等方式，有效抑制了激光放大输出中的ASE。最终三通放大输出中ASE功率

6、从原实验中的4W降至为0.4W；为了抑制激光增益介质晶体内部的自激振荡，本文设计实现并对比验证了在晶体非通光面溅射近红外高吸收材料-锗，可以有效地抑制自激振荡输出并提高输出脉冲能量。在被动调Q的振荡条件下，锗涂层晶体模块对应输出的脉冲能量相对于无锗涂层晶体模块对应的输出脉冲能量提高了75%。关键词:掠入射板条；脉冲激光器；Nd:YVO4；ASE；自激振荡；红外吸波材料IAbstractAbstractHighenergy,highrepetitionfrequency,short-pulsedsolidstatelasershavemany

7、advantagesoverprocessingincludingsmallthermaleffectedareas,highprocessingefficiency,lowercost,etc.Thus,theyarewidelyappliedinlaserprocessing,nonlinearoptics,medicaltestsandsoon.However,sincethegainforamplifiedspontaneousemission(ASE)isinverselyproportionaltothepulseduratio

8、nandtheseverethermaleffectsathighfrequencyrepetition(largerthan1kilohertz),itisdifficultf