激光二极管侧面泵浦钕离子激光器设计

论文摘要

半导体激光二极管泵浦固体激光器（DPSSL）是当今固体激光技术领域研究的热点,其中侧面泵浦方式可以实现高能量、高峰值功率的激光输出,具有较高的实用价值。本论文主要研究了此类激光器优化设计的问题,通过编写计算机模拟程序获得了选取不同增益材料和改变泵浦结构参数时增益介质内部的泵浦光功率吸收分布情况,进而借助此数值模拟结果完成了激光器原理实验装置的设计工作。在此基础上,还完成了激光二极管侧面泵浦钕离子激光器机械结构设计部分的工作,并成功实现了该激光器在室温以及有温控措施下的1.06μm的激光输出,同时对荧光波形、自由运转以及调Q运转下的激光波形、输出激光能量和输出发散角等特性参量进行了测定,实验研究与理论分析基本一致,并且在三向泵浦自由运转时获得了16.18%的光-光转换效率。本论文课题完成了研制一台半导体激光二极管侧面泵浦钕离子激光器原理实验装置的完整过程——资料调研、装置设计、制造以及调试,为进一步改进原理实验装置,并最终制成实用化的器件打下了坚实的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及现状
• 1.1.1 激光二极管发展概况
• 1.1.2 激光二极管泵浦固体技术概况
• 1.1.3 激光二极管泵浦固体激光器发展趋势
• 1.2 论文主要工作
• 2 激光二极管泵浦固体激光技术
• 2.1 泵浦源
• 2.1.1 激光二极管的工作原理
• 2.1.2 激光二极管泵浦的主要优势
• 2.2 增益介质
• 2.2.1 激活离子
• 2.2.2 基质材料
• 2.3 泵浦结构
• 2.3.1 端面泵浦
• 2.3.2 侧面泵浦
• 2.4 固体激光器理论
• 2.4.1 固体激光器工作原理
• 2.4.2 激光器能量传输流程
• 2.4.3 调Q运转特性
• 2.5 模式匹配评价标准
• 3 典型计算及结果分析
• 3.1 数学物理模型
• 3.2 计算方法及步骤
• 3.3 数值模拟结果及分析
• 3.3.1 各向同性介质泵浦光功率分布
• 3.3.2 各向异性介质泵浦光功率分布
• 4 实验及结果分析
• 4.1 实验装置
• 4.1.1 半导体激光二极管
• 4.1.2 增益介质
• 4.1.3 激光器固定台
• 4.1.4 腔镜及镜架
• 4.1.5 可饱和吸收染料片
• 4.1.6 驱动电源
• 4.1.7 温控设备
• 4.1.8 光电探测器
• 4.2 实验流程
• 4.2.1 光路准直
• 4.2.2 运转特性测试
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 单个半导体激光二极管泵浦
• 4.3.2 三个半导体激光二极管同时泵浦
• 4.3.2.1 自由运转输出特性
• 4.3.2.2 调Q运转输出特性
• 4.3.2.3 温度控制下的输出特性
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献