《LD双端泵浦腔倒空1.06μm激光输出的研究（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LD双端泵浦腔倒空1.06μm激光输出的研究（学位论文-工学）（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、硕士学位论文LD 双 端 泵 浦 腔 倒 空 1.06m 激 光 输 出 的 研 究DIODE-LASER DOUBLE-END-PUMPEDCAVITY-DUMPED 1.06m LASER郑萌哈尔滨工业大学2012 年 7 月国内图书分类号：T N248.11 学校代码：1 0213国际图书分类号：5 35-15 密级：公开工学硕士学位论文LD 双 端 泵 浦 腔 倒 空 1.06m 激 光 输 出 的 研 究硕 士 研 究 生： 郑萌导 师： 于欣教授申 请 学 位： 工学硕士学 科： 物理电子学所 在 单 位： 航天学院答 辩 日 期： 2012 年 7 月授 予 学 位 单 位： 哈
2、尔滨工业大学Classified Index: TN248.11U.D.C: 535-15Dissertation for the Masters Degree in EngineeringDIODE-LASER DOUBLE-END-PUMPEDCAVITY-DUMPED 1.06m LASERCandidate： ZHENG MengSupervisor： Prof. YU XinAcademic Degree Applied for： Master of EngineeringSpeciality： Physical ElectronicsAffiliation： School of A
3、stronauticsDate of Defence： July, 2012Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology哈 尔 滨 工 业 大 学 硕 士 学 位 论 文摘 要LD 泵 浦 的 高 重 频 、 窄 脉 冲 激 光 器 ， 具 有 峰 值 功 率 高 、 光 束 质 量 好 等 优 点 ， 从而被广泛应用于军事、医疗、精密加工等领域，成为当今科研领域的研究热点。879nm LD 的 热 负 载 比 比 较 的 小 ， 能 够 减 小 晶 体 的 热 效 应 ； 双 端 泵 浦 能 够 增 加 注 入泵浦
4、功率，从而提高输出功率；腔倒空技术能够在高重复频率的条件下，产生与重 复 频 率 以 及 增 益 无 关 的 窄 脉 冲 输 出 。 基 于 以 上 的 理 论 ， 本 文 主 要 研 究 LD 双 端 泵浦 腔 倒 空 1.06m 激 光 输 出 的 特 性 ， 包 括 单 端 泵 浦 声 光 调 Q 特 性 ， 双 端 泵 浦 声 光 调Q 特 性 以 及 双 端 泵 浦 声 光 腔 倒 空 特 性 。从 调 Q 速 率 方 程 组 出 发 ， 推 导 脉 冲 峰 值 功 率 、 脉 冲 宽 度 以 及 脉 冲 能 量 等 性 能参 数 的 表 达 式 ， 并 数 值 模 拟 初 始 反
5、转 粒 子 数 密 度 与 脉 冲 性 能 参 数 的 关 系 。 推 导Nd:GdVO4 晶体内温度梯度以及热应力分布的表达式，通过 Matlab 软 件 数 值 模 拟泵 浦 光 束 腰 半 径 、 功 率 与 温 度 梯 度 的 关 系 。 使 用 LASCAD 软件模拟晶体内的热负载 、 温 度 以 及 热 应 力 的 分 布 情 况 ， 得 出 采 用 879nm LD 泵浦方式以及双端泵浦方式，能够减小晶体内的热负载、温度以及热应力 ， 从而增加注入泵浦功率， 提高激光器 的 输 出 功 率 。对 879nm LD 单端泵浦以及双端泵浦 Nd:GdVO4 声 光 调 Q 输 出 激
6、 光 的 性 能 进行 了 研 究 。 在 单 端 泵 浦 时 ， 最 大 连 续 输 出 功 率 为 20.7W， 重 频 10kHz 时 的 脉 宽 为9.3ns， 峰 值 功 率 为 68.0kW， 重 频 100kHz 时 的 最 高 平 均 输 出 功 率 为 14.9W； 在 双端 泵 浦 时 ， 最 大 连 续 输 出 功 率 为 26.0W， 重 频 10kHz 时 的 脉 宽 为 8.5ns， 峰 值 功 率为 115.3kW， 重 频 100kHz 时 的 最 高 平 均 输 出 功 率 为 21.1W， 由 此 可 知 双 端 泵 浦 能够 提 高 连 续 输 出 功 率
7、 以 及 脉 冲 的 平 均 输 出 功 率 ， 而 且 还 能 压 缩 脉 宽 。对 879nm LD 双端泵浦声光腔倒空输出激光的性能进行了研究，重频 10kHz时 ， 平 均 输 出 功 率 为 2.0W， 脉 宽 为 13.5ns，重频 100kHz 时 ， 平 均 输 出 功 率 为 4.2W，脉 宽 为 16.3ns。 脉 冲 激 光 的 平 均 输 出 功 率 随 着 重 复 频 率 的 增 加 而 增 加 ， 而 脉 冲 宽 度的变化不明显，说明了腔倒空技术在高重频运转时的优良特性。关 键 词 ： 双 端 泵 浦 ； 879nm LD； 声 光 调 Q；腔倒空I哈 尔 滨 工
8、业 大 学 硕 士 学 位 论 文AbstractDiode-Laser pumped high repetition rates and short pulse width solid-state lasershave advantages as high peak power and good beam quality. So they have a broadapplication in many fields, such as military, medical treatment, precision machining andmany other areas and become
9、the focus in the scientific research. The thermal load of879 nm LD is smaller than 808 nm, so it can reduce the thermal effects of the crystal.With high repetition rate, cavity-dumped can obtain the short pulse width output whichhas no relation with the gain and the repetition rate. Double-end-pumpe
10、d can increasethe incident pump power, so that it can obtain high output power. Based on the abovetheories, this paper studies on the characteristics of diode-laser double-end-pumpedcavity-pumped 1.06 m laser, including the end-pumped Acousto-Optic (A-O)Q-switched, the double-end-pumped A-O Q-switch
11、ed, and the double-end-pumped A-Ocavity-dumped.Based on the Q-switched rate equation, the paper educed the parameter expressionsof peak power, pulse energy and pulse width and simulated the relationship betweeninitial invertion population density and pulse parameters. Additionally, the paper educedt
12、he expressions of temperature gradient and thermal stress distribution, and simulatedthe relationship between the pump beam waist, power and the temperature gradient.Besides, the paper used LASCAD to simulate the thermal load, temperature and stressand then obtained the conclusion that using the 879
13、 nm LD and double-end-pumped canreduce the thermal effects of the crystal and improve the incident pump power.In the experiments, the paper researched on the output laser characteristics under879nm LD end-pumped and double-end-pumped A-O Q-switched. In the end-pumpedA-O Q-switched experiment, the co
14、ntinuous output power is 20.7 W, at the repetitionrate of 10 kHz, the pulse width is 9.3 ns, the corresponding peak power is 68.0 kW. Atthe repetition rate of 100 kHz, the average output power is 14.9 W. In thedouble-end-pumped A-O Q-switched experiment, the continuous output power is 26.0W, at the
15、repetition rate of 10 kHz, the pulse width is 8.5 ns, the corresponding peakpowers is 115.3 kW. At the repetition rate of 100 kHz, the average output power is 21.1W. Comparing the two experiments, the paper obtained that doubled-end-pumped isbetter than end-pumped. It can improve the continuous outp
16、ut power, average outputpower and compress the pulse width.II哈 尔 滨 工 业 大 学 硕 士 学 位 论 文In addition, the paper researched on the output laser characteristics under 879nmLD double-end-pumped A-O cavity-dumped. In the double-end-dumped A-Ocavity-dumped experiment, at the repetition rate of 10 kHz, the average output power is2.0 W; the pulse width is 13.5 ns. At the repetition rate of 100 kHz, the average outputp
