DPL热效应对谐振腔稳定范围的影响

论文摘要

选择基模高斯光端面泵浦方式，计算了晶体中的温度分布、热透镜焦距、热透镜厚度以及谐振腔的最大稳定长度。分析了泵浦功率、掺杂浓度、泵浦光斑半径对晶体温度分布的影响，论文中比较了仅考虑径向散热和同时考虑径向散热和轴向散热两种模型下晶体的温度分布。分析了两段增益介质、三段增益介质、四段增益介质时热透镜焦距、热透镜厚度、热透镜的位置随泵浦功率的变化，论文中将晶体介质分为很多小段，每一小段的热透镜可等效为理想透镜，根据透镜组合理论将理想薄热透镜组等效为一个实际的厚透镜。分析了两段增益介质、三段增益介质、四段增益介质时泵浦光半径、泵浦光功率对谐振腔的最大稳定长度的影响，论文中将谐振腔长度设为变量，采用传输矩阵及稳腔理论讨论了不同泵浦光半径、不同泵浦功率下谐振腔的稳定性与谐振腔长度的关系。本文研究了激光晶体温度梯度和泵浦源，散热条件，特别介质晶体长度的关系，分别采用了薄透镜组合法和等效厚热透镜法进行了研究，本文提出了热透镜的等效厚透镜的定义，对应的性能参数以及确定方法，通过解析分析和数字模拟途径得到了有益的结论：热效应对谐振腔稳定范围的贡献不仅取决于热透镜的等效焦距，而且还取决于吸热介质的长度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 DPL 激光器简介
• 1.2 DPL 热效应的提出
• 1.3 DPL 热效应的研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 DPL 的热效应基本理论
• 2.1 DPL 晶体的热效应概述
• 2.1.1 DPL 晶体热源来源
• 2.1.2 端泵连续工作棒状固体 DPL 的热效应
• 2.1.3 端面泵浦脉冲工作的棒状固体 DPL 的热效应
• 2.2 热透镜
• 2.2.1 常规透镜
• 2.2.2 光线在常规透镜中的传播
• 2.2.3 热透镜的等效厚透镜
• 2.3 含有热透镜的谐振腔
• 2.3.1 常规谐振腔的稳定条件
• 2.3.2 含有热透镜的谐振腔的稳定条件
• 第三章 DPL 晶体温度空间分布及热透镜分析
• 3.1 DPL 晶体温度空间分布
• 3.1.1 只考虑径向散热时的温度分布
• 3.1.2 考虑径向散热和轴向散热时的温度分布
• 3.2 DPL 晶体理想热透镜效应仿真
• 3.2.1 热透镜等效为理想薄透镜时焦距的计算
• 3.2.2 热效应的不同曲率输出透镜补偿方法
• 3.3 DPL 中晶体热透镜的等效厚透镜
• 3.3.1 热透镜为单个薄透镜的等效厚透镜
• 3.3.2 热透镜为两个薄透镜的等效厚透镜
• 3.3.3 热透镜为三个薄透镜的等效厚透镜
• 3.3.4 热透镜为四个薄透镜的等效厚透镜
• 第四章 热透镜对谐振腔稳定范围的影响
• 4.1 多段晶体均匀吸收泵浦光模型
• 4.2 多晶体谐振腔稳定性仿真
• 4.2.1 两段晶体谐振腔稳定性仿真
• 4.2.2 三段晶体谐振腔稳定性仿真
• 4.2.3 四段晶体谐振腔稳定性仿真
• 4.3 总结
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录