多棒串接高功率固体激光器的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要高功率固体激光器有着可用光纤传输的近红外波长，峰值功率高，器件结构紧凑等优点，在激光材料加工中得到了广泛的应用。多棒串接或放大是提高固体激光器输出功率的最为普遍的方法之一。因此本文对多棒串接高功率固体激光器谐振腔的动态运行特性进行了系统的研究。本文的研究内容分为七部分：(1)综述：(2)Nd3+：YAG激光器的振荡机理和工作特性：(3)激活介质的热效应和吸收特性；(4)光学谐振腔的基本特性：(5)多棒串接谐振腔的设计与分析；(6)系统设计和实验研究；(7)总结。((1)综述部分主要介绍了高功率激光器的发展状况及研究背景，给出了本课题的研究内容和研

2、究意义。(2)对Nd3+：蹦G激光器的振荡机理和工作特性展开深入的研究，并对介质膜的最佳反射率以及激活离子的最佳掺杂浓度进行了分析和讨论。(3)对棒状激光介质的热透镜效应(如：温度分布，应力分布，屈光度特性等)以及吸收特性进行深入的研究，并通过有限元软件的模拟仿真，对固体激活介质的热透镜效应有了更为清楚的认识，提出了一些减小热效应的措施。(4)运用光学传输矩阵的分析方法对内含熟透镜元件谐振腔的稳定性进行分析，讨论了热焦距的波动性对激光输出模式和输出功率稳定性的影响，并对谐振腔失调稳定性进行了研究，提出固体激光器谐振腔设计的基本原则并给出优化设计的方案。(5)以第4部分谐振腔

3、理论为基础，针对平平腔结构的两棒和三棒串接谐振腔的工作特性进行详细的分析和讨论，提出多棒串接谐振腔设计的最佳方案。(6)对多棒串接固体激光器进行系统设计和实验研究，提出电流补偿热透镜的有效方案，并得出与理论相符的实验结果，达到预期的目标。(7)对该课题的研究工作进行总结，并为该课题进一步的开展提出自己的设想。通过本课题研究，为固体激光器的谐振腔设计提供了良好的设谚恿路。并对多棒串接高功率固体激光器的产品化奠定了坚实的理论和实验基础。yV关键词：高功率固体激光器多棒串接光束质量热透镜效应谐振腔设计动态稳定性不灵敏腔有限元分析华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTHigh-P

4、owersolid-statelasershaveseveraladvantages．ThewavelengthintheIRCanbetransmiaedbyfiber．ThepeakpowerCanbeproducedandthesystemisrathercompacteasily．Sothesolid—statelasersareofmajorinterestforapplicationsinlaserprocessing．Inordertoincreasingoutputpower,amplifierstages，multi-rodresonatorsandoth

5、ermethodsareadopted．Sothedynamicstablecharacteristicsofthemulti-rodconnectionhigh—powerlasersareinvestigatedsystematically．Themaincontentoftheresearchinthisdissertationiscomposedofsevenparts．(1)Introduction，(2)oscillationtheoryandoperationcharacteristicsofNd”：YAGlaser,(3)thermaleffectsandh

6、eartabsorptionofactivemedium，(4)thecharacteristicsofopticalresonator，(5)thedesignandanalysisofmulti-rodconnectionresonators，(6)systemdesignandexperimentresearch，(7)conclusion．(1)Inthepartofintroduction，thestateofthedevelopmentandresearchonthehighpowersolid-statelasersarementioned．Thenthema

7、incontentandpurposeoftheresearchinthisdissertationaregivenasfollows．(2)ThestudyofoscillationtheoryandoperationcharacteristicsofNd“：FAGlaseriscarriedout．Theoptimizationreflectcoefficientofthemediumfilmandoptimizationembeddedofactiveionareanalyzed．(3)Thermallens