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LD脉冲侧面泵浦Nd：YAG/LBO腔外倍频电光调Q绿光激光器的研究

2020-12-09阅读(173)

LD脉冲侧面泵浦Nd：YAG/LBO腔外倍频电光调Q绿光激光器的研究

论文摘要

声光调Q激光器的一个重要特性就是高重复频率(通常可以达到200KHz),因而被广泛应用于工业生产中,但是他们在调Q过程中,对于基模能量的最大损耗只能达到80%左右,所以其所能达到的峰值功率受到限制,相比于声光调Q,电光调Q的最大损耗却可以达到100%,其所能达到的能量仅受限于放大的自发辐射,诸多激光器的应用都要求激光器能输出高脉冲能量、窄脉宽、高峰值功率的脉冲,电光调Q激光器能很好的满足这一要求,同时由于532nm具有的波长短、光子能量高、在水中传输距离远和对人眼敏感等优点,使得电光调Q的532nm脉冲激光器成为研究的重点。目前,大部分关于绿光532nm脉冲激光器的报道都集中于灯泵或端泵的激光器,而对半导体侧面泵浦窄脉宽绿光激光器报导不多,本文主要研究了以下几部分内容：1、介绍了电光调制的物理基础,讨论了几种常用的电光晶体KD*P.BBO.LiNb03. RTP.LGS的特性,接着从脉冲激光器的输出特性出发,阐述了调Q技术的基本原理,从电光调Q速率方程出发,分析了影响电光调Q脉冲激光器参数的因素,谐振腔内的光子数、调Q脉冲的峰值功率,输出的能量及单脉冲能量的利用率,调Q脉冲的时间输出特性。给出了KD*P晶体退压式和加压式的光路图,对其调Q的原理作了详细的说明。2、对两种常用的倍频晶体KTP晶体和LBO晶体的特性作了简要的介绍,然后从稳态耦合波方程出发,通过光倍频及光混频的稳态小信号解,分析了影响倍频效率的因素,并介绍了相位匹配方法。3、研究了在低重复频率电光调Q情况下,半导体脉冲激光侧面泵浦Nd:YAG晶体腔外二倍频532nm绿光激光器的输出特性.当泵浦电流为108A、重复率为100Hz时,532nm绿光激光最大单脉冲能量为8.12mJ、脉宽12.2ns,峰值功率0.625MW。4、介绍了采用上述激光器作为泵浦源的激光内雕机系统,分析了影响基模高斯光束的聚焦强度和聚焦光斑大小的因素。估算了该激光内雕机的功率密度,给出了该激光内雕机工作时的及内雕后水晶内雕效果的实物图。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 LD泵浦电光调Q固体激光器的研究概况
  • 1.2 LD侧面泵浦电光调Q激光器的应用
  • 1.3 本论文的主要研究工作
  • 第二章 固体激光器常用的光泵浦源及泵浦方式
  • 2.1 固体激光器常用的光泵浦源
  • 2.2 脉冲激光器中常用的惰性气体闪光灯
  • 2.3 LD泵浦固体激光器的特点及全固态激光器的泵浦方式
  • 2.4 侧面泵浦激光晶体Nd:YAG内的光束分布
  • 2.5 固体激光器常用的工作物质
  • 2.5.1 工作物质的分类
  • 2.5.2 全固态激光器常用的Nd:YAG激光增益介质的特性
  • *P电光调Q'>第三章 KD*P电光调Q
  • 3.1 电光调Q技术
  • 3.1.1 电光调制的物理基础
  • 3.1.2 电光晶体材料
  • 3.2 脉冲固体激光器的输出特性
  • 3.3 调Q的基本原理
  • 3.4 电光调Q速率方程
  • 3.4.1 速率方程的建立
  • 3.4.2 速率方程的解
  • *P晶体的电光调Q原理'>3.5 KD*P晶体的电光调Q原理
  • 第四章 LD脉冲侧面泵浦Nd:YAG/LBO腔外倍频电光调Q绿光激光器实验研究
  • 4.1 KTP晶体与LBO晶体的特性
  • 4.1.1 KTP晶体
  • 4.1.2 LBO晶体
  • 4.2 稳态耦合波方程
  • 4.3 光倍频及光混频的稳态小信号解
  • 4.4 相位匹配方法
  • 4.5 实验装置
  • 4.6 实验结果及分析
  • 4.6.1 1064nm基频光振荡实验
  • 4.6.2 SHG实验
  • 4.6.3 小结
  • 第五章 激光内雕机系统
  • 5.1 激光与材料相互作用的物理过程
  • 5.1.1 能量变化过程
  • 5.1.2 吸收的一般理论公式
  • 5.2 激光加工的优点
  • 5.3 激光束的聚焦强度
  • 5.4 激光聚焦焦点
  • 5.5 激光内雕系统元件介绍
  • 5.5.1 内雕所用的材料-人造水晶
  • 5.5.2 激光加工机的结构形式
  • 5.5.3 倒装望远系统
  • 5.5.4 扫描器
  • 5.6 激光内雕机
  • 5.6.1 内雕机的发展过程及现状
  • 5.6.2 激光内雕机的原理及其实现过程
  • 5.6.3 功率密度的计算
  • 5.6.4 激光内雕机实物图
  • 总结与建议
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间取得的学术成果
  • 致谢

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