三镜折叠腔绿光激光器热特性分析和实验研究.pdf

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1、第33卷第6期2011年12月光学仪器OPTICALINSTRUMENTSV01．33，No．6December，2011文章编号：1005—5630(2011)06—0067—05镜折叠腔绿光激光器热特性分析和实验研究石梦静，林文硕(福建工程学院数理系，福建福州350000)*摘要：为了提高固体激光器的热稳定性和光斑质量，讨论了LD泵浦三镜折叠腔绿光激光器的热焦距与泵浦功率、激光晶体长度、泵浦光发散角以及泵浦光聚焦位置的关系。利用谐振腔内往返传输矩阵算法，计算了在不同热焦距下，腔内元件不同长度时，其上的基模半径，理论上很好地实现了输出光斑的像散补偿。在532nm绿光实

2、验中，以Nd：YV04为增益介质，5mm和10mmKTP为倍频晶体，获得较好的光斑质量和较高的光一光转换效率，最高达17．8％。关键词：热稳定性；倍频；热焦距中图分类号：TN248文献标识码：Adoi：10．3969／j．issrL1005—5630．2011．06．015Theoreticalandexperimentalstudyonthermalcharacteristicofthree-mirror-f0IdcaVitygreenlaserSHIMengj诚g，LINWensh伽(DepartmentofMathematicsandPhysics，FujianU

3、niversityofTechnology，Fuzhou350000，China)Abstmct：Inordertoimprovethermalstabilizationandbeamquality，therelationbetweenthermalfocallengthandpumppower，thelengthoflasercrystal，pumpbeamdiVergence，focuspositionforpumpbeamarediscussed．Fordifferentthermalfocallength，theround—waytransmissionmatr

4、ixtocalculatethefundamentalmoderadiusoncomponentswithdifferentlengthareused，andastigmaticcompensationintheoryareachieVed．Ontheexperiment，usingNd：YV04asthelasercrystal，5mmand1OmmKTPasthefrequencydoublingcrystal，weobtainlaserbeamofhighqualityandhighreachedto17．8％atmost．optical—opticalconve

5、rsionefficiencywhichcanKeywords：thermalstabilization；frequencydoubled；thermalfocallength引言目前各种频率输出的LD泵浦全固体激光器被广泛应用于激光电视、信息存储、激光医学、数据传输等方面，已成为国内外激光领域的研究热点‘1’2。。与直腔相比，折叠腔具有模参量调整灵活，模体积大，阈值低，光斑质量好，光一光转换效率高等优点。针对LD泵浦三镜折叠腔全固体绿光激光器，从理论上分析了热焦距对腔稳定条件和腔内元件上基模半径的影响，通过实验验证了理论结果。所得结论对不同频率输出的折叠腔研究具有参考

6、价值。+收稿日期：2011一07一18基金项目：福建工程学院青年科研基金资助项目(GVZl0088)，福建省教育厅科研项目(JA09184)作者简介：石梦静(1983一)，女，福建福州人，讲师，硕士，主要从事全固态激光器方面的研究。三·68·光学仪器第33卷1理论分析三镜折叠腔模型如图1所示：激光晶体左端面M，作为输入镜；M为输出镜，曲率半径为R；M。为反射镜，曲率半径为R。；臼为折叠半角。在高斯光束端面泵浦情况下，泵浦光传播过程中产生发散，不同位置光束半径不同，不能按照柱形光束来近似。由于一块晶体可视为由许多个紧密接触的薄透镜组成的光具组，因此可以把晶体分割成长度相等

7、的N个小段进行分析。激光晶体的热焦距公式可写为‘3J：卜————一L-—————叫图1三镜折叠腔模型厂一怿一r㈤式(1)中，K。为激光介质热导率，叫加为泵浦高斯光束半径，P砷为泵浦功率，如／dT为折射率温度系数，口为吸收系数，L为晶体长度，卢为泵浦光的发散角，z。为坐标原点取在左端面M-时，光束聚焦点在晶体中的位置。当口一o，N—Cx3时，式(1)可简化为‘43{一丁cK剐勃1P加(d行／dT)1一exp(一口L)(2)对于Nd：YAG晶体，K。一o．13W／(cm·K)，a一7．1／cm，d72／dT一7．3×10_6／K；对于Nd：Y