侧面泵浦板条激光器的性能研究

论文摘要

为了优化高功率板条激光器的光束质量,在晶体尺寸和泵浦条件限定时,可以提高单侧基模光束的尺寸以限制腔内部分高阶模的振荡,达到提高激光光束质量的目的。本论文根据上述思想研究半导体侧面泵浦板条激光器的光束质量改善。文章对LD侧面泵浦板条激光器进行了结构设计、理论仿真和实验研究。设计了热焦距的测量方案,并实验分别测量了激光器在泵浦状态下水平和竖直方向热焦距,建立了热透镜等效模型,进行了等效腔稳定性及腔内基模光斑半径的仿真分析,在仿真计算多种腔型后将平凹腔与平平腔结构进行了对比性实验研究。理论分析表明,平凹腔相较于平平腔,晶体端面一侧的基模光束尺寸水平和竖直方向均会扩大。实验结果表明,在泵浦电功率1030W时,测得宽度方向和高度方向热焦距分别为99.4mm和327.7mm。当同样的泵浦电流20A输入,腔长均为370mm时,平凹腔输出功率59.9W,稍小于平平腔的101.2W。但输出光束水平方向M~2因子由115.6显著优化至32.9,竖直方向M~2因子由116.4显著优化为60.9。本论文验证了扩大单侧基模尺寸可以限制高阶模式从而优化光束质量,而同时由于实际振荡模式数降低,晶体利用率下降,使得输出功率下降。并提出了进一步优化板条激光器性能的研究方向,该研究对于板条激光器输出获得高质量输出及相关应用有实际意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 二极管泵浦固体激光器简介
•   1.3 板条激光器的发展
•   1.4 本论文的主要内容
• 2 侧面泵浦板条激光器的结构
•   2.1 增益介质选型
•   2.2 泵浦模块和冷却系统
•   2.3 激光谐振腔
•   2.4 本章小结
• 3 谐振腔参数优化设计
•   3.1 谐振腔稳定性分析
•   3.2 基模光斑半径计算
•   3.3 光束质量评价
•   3.4 本章小结
• 4 谐振腔优化的实验研究
•   4.1 实验设备
•   4.2 实验结果分析
•   4.3 本章小结
• 5 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录
• 附录2 谐振腔参数设计及图像处理部分代码

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 熊新健

导师: 王英

关键词: 激光器,谐振腔,热焦距,基模

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 华中科技大学

分类号: TN248

总页数: 56

文件大小: 1885K

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