具有热透镜效应非稳腔参数修正与实验研究

本文提出一种关于非稳腔Nd:YAG激光腔的基于理论与实测热透镜效应相结合的腔参数设计修正方法.并进行了实验研究得出较好实验结果,且在理论方面做了分析与讨论.     

激光二极管端面抽运的1.34μm Nd:YVO4三镜折叠腔型激光器

理论上提出了三镜折叠腔的稳区理论,所得结论对设计激光器具有重要的指导意义;实验上实现了激光二极管端面抽运的134μmNd:YVO4三镜折叠腔型激光器的运转 关键词： 激光二极管 Nd:YVO4晶体 折叠腔 往返矩阵 稳区图     

InnoSlab混合腔输出光束质量的理论研究

对InnoSlab Laser用混合腔的输出光束质量问题从热透镜效应和腔镜的不对准两个方面的影响进行理论分析,并从远场光强分布、远场发散角、光腰半径、光束质量因子M²值和桶中功率曲线等几个角度进行了讨论,特别是离轴非稳腔方向上腔镜倾斜对光束质量的影响,利用M²值和PIB曲线两个参数共同评价非稳腔的光束质量,对目前并无统一标准的非稳腔光束质量评价问题提供了有意义的参考. 关键词： InnoSlab 混合腔 光束质量 桶中功率     

多热扰情况下的基模热稳腔

利用变换圆图解法获得了腔内存在有多热扰中心情况下的基模效稳腔的一般解,在这种腔内,各热扰中心处的π圆相继相切;其中的π₁圆与腔的R₁镜的σ₁圆相切;而由π圆决定的基模光斑尺寸满足自孔径选基摸的要求,同时,根据这个解,确定了这种腔,特别是倍频腔的简单设计方法与计算公式。 关键词：     

多透镜谐振腔光束参数不变性研究

给出了多透镜光学谐振腔的解析,分析了透镜腔光束参数的动态特性。提出一种补偿热焦距变化的影响的新观念,从而给出一种新形式的热稳定谐振腔——控制型热稳腔,或称软性腔。 关键词：     

多棒串接固体激光器谐振腔的研究

运用矩阵光学的方法对多棒串接固体激光器的谐振腔参数及其在平平腔时的热稳条件进行了研究，并计算了六棒串接平平腔固体激光器的稳定区.结果证明：多棒串接固体激光器的稳定区和非稳区相互间隔，在平平腔总腔长、激光棒数量n和棒间距L一定的条件下，当采用对称结构时(L₁=L₂)，则谐振腔的每段稳定区均达到最大；且只要 平平腔满足L₁=L₂=L/2以及热焦距f在大于某个下限值f_m时，稳定性条件01< 关键词： 多棒串接固体激光器 稳定区 热稳条件     

端面抽运四镜折叠腔Nd∶YVO4激光器的研究

基于传输矩阵理论,针对端面抽运的z型折叠腔Nd∶YVO4固体激光器的谐振腔设计进行了数值模拟,详细分析了腔内各参量对谐振腔稳定性的影响.由模拟结果推断,z型腔激光器具有两个稳区,并且稳区的范围可通过谐振腔各分臂的臂长来调节.利用相同的光学元件在不同的稳区范围设计了两种热稳腔,指出了长短腔型各自的利弊.实验考察了输出功率随腔长改变的变化情况,在不同腔长下的不同稳区分别获得了稳定的1 342 nm激光输出,谐振腔稳区范围的变化规律与理论计算基本符合.     

变反射率镜非稳腔的研究进展

回顾了变反射率镜非稳腔的研究历史,总结了实现变反射率的方法,分析了它们的优缺点,最后列表总结了典型使用VRM作为非稳腔输出耦合器的实验参数和结果.为大能量固体激光器的设计提供了理论和实验参考.     

非热稳定非稳腔固体激光理论分析与实验研究

建立了包括非热稳定热力学模型、光学传输模型、能量转换模型及非稳腔模型的综合理论分析平台。理论分析得到以下主要结论:谐振腔长度变化对光束质量及光光效率的影响不大,对于给定的增益,激光最佳效率和光束质量分别对应不同的非稳腔放大率。提出非稳腔腔内相位板补偿介质静态畸变提高光束质量的技术措施,并开展实验验证,光束质量由补偿前的5.48倍衍射极限提升到补偿后的2.46倍,输出功率为12.1kW。     

大功率TEA CO2激光器非稳腔的设计与实验

相比于传统稳腔高功率TEA CO2激光器,如何在不降低功率的基础上,改善其光束质量一直研究者关心的问题。本文在原有稳腔激光器的基础上,设计了三组望远镜虚共焦腔镜,给出了完整的设计过程并进行了理论分析。同时对不同组的非稳腔激光器进行了对比实验研究,结果表明非稳腔能够在保证高单脉冲能量的基础上极大地改善激光远场发散角,其中最佳腔镜组合能够达到单脉冲能量13.7J,其发散角为1mrad（稳腔为2.4mrad）,激光脉宽50ns（稳腔为98ns）。这就为此种类型激光器应用于激光制造领域奠定了基础。     

基于热键合技术的Cr~(4+):YAG被动调Q固体激光器实验研究

为获得一体化ns脉冲固体激光器,设计了一种Cr4+∶YAG被动调Q的激光器,将Cr4+∶YAG和Nd∶YAG热键合到一起,并在两端直接镀膜构成F-P激光腔。实验中用光纤耦合的激光二极管端面泵浦激光晶体,实现准连续的激光脉冲输出。针对实验中存在的热透镜效应,设计了一散热片,并对风吹和散热片的实验结果进行了对比。实验证实了设计的可行性,并实现了激光器的稳定运转。     

Thermo-optic effects affecting the high pump power end pumped solid state lasers: Modeling and analysis

A complete solution of the thermal effect for continuous wave laser diode array fiber coupled high pump power end pumped actively solid state laser is presented. In this paper, the thermal loading resulted from energy transfer up-conversion effect for laser operated under different pulse repetition frequency has been taken into account in the overall thermal effects. The thermal loading transfer the absorbed pump power into non-uniform temperature distribution in the laser rod, and thus results in thermal strain, thermal stress, thermal dispersion of index, and thermally induced diffraction losses. For a practical laser cavity configuration containing the internal optical elements, we use spherical aberration theory to give a better explanation of experimental results via calculating diffraction losses quantitatively. According to analysis of thermal focal length experimental data, the results show that our calculated value of thermal loading under fixed Nd³⁺ doped concentration laser crystal is not a constant but a function of pump power instead. The theoretical predicted curve of thermal focal length based on our model is in good agreement with experimental measurements. At low pump power, the thermal loading is a linear function varying with pump power, but it begins to saturate at pump powers exceeding 6 W. This phenomenon is consistent with our physical intuitions.     

降低热不稳定性的激光二极管泵浦固体激光器

通过谐振腔腔结构理论研究了在端面泵浦固体激光器中,等效热反射镜曲率半径变化时,振荡光半径的变化速率理论和实验都表明,通过调整谐振腔的参量,使得该变化速率接近零,可以有效地抑制热效应导致的激光功率不稳定性。     

Analysis and modelling of high power laser beam position sensing

A new theory using a rotating convex mirror to reflect part of a laser beam into a pyro-electric sensor in order to detect the high power laser beam position is addressed in this research. The experiments were performed on the Nd: YAG laser system. The sensing performance was tested with the average power up to 50 W, duration time 1 ms and duration frequency 360 Hz. The results of static experiments show that the sensing system designed and developed in this research may correctly detect the Nd: YAG laser beam with the system parameters varied. The results of dynamic experiments show that the average sensing accuracy of beam position is up to 90% with a wide variation of laser system parameters.     

棒状钕玻璃热容激光器热透镜自平衡补偿方法分析

针对热容激光器的热透镜效应,给出了棒状钕玻璃热容激光器的热透镜公式表达式。理论上分析了热透镜焦距自平衡补偿方法的基本原理。在考虑了棒状钕玻璃热容激光器的具体特性的基础上,设计了一种简单的热透镜焦距自平衡补偿方法,使光抽运钕玻璃热容激光器在热透镜焦距变化情况下,可以使激光输出光斑大小稳定。为了解棒状热容激光器热透镜焦距的影响,利用自研的光栅型曲率传感器测量了热容激光器总的热透镜等效焦距的大小,结果表明热传导在抽运光发射完20 s左右后才建立热平衡产生了明显的热透镜效应; 随着抽运脉冲个数的增加,热透镜效应随之变大。     

激光二极管抽运固体激光器场分布的热不稳定性研究

通过建立激光介质非热平衡状态的振荡散热模型，分析了激光二极管抽运固体激光器中，热透镜的不稳定性.研究表明，热透镜的这种热不稳定性是造成激光场不稳定的重要因素.会造成高斯半径的不稳定波动，会使激光光束的指向角波动，会造成激光光斑的非对称畸变，这种畸变也处于波动之中.通过对端面抽运条件下，热耗为1W的Nd:YAG激光介质的理论和实验研究，确定了这种原因下光场不稳定度的数量级. 关键词： 激光二极管 固体激光器 热透镜     

金属卟啉化合物激发态折射与激发态吸收增强瞬态热折射竞争研究

应用激发态吸收增强瞬态热折射理论结合激发态折射理论研究了新型锌卟啉化合物Zn-porphyrin 中激发态吸收增强瞬态热折射与激发态折射间的相互竞争. 样品在不同脉宽激光激发下呈现自聚焦-自散焦间的转化. 当入射激光脉宽为4 ns时,激发态折射占主要地位,样品呈现自聚焦性质;当入射激光脉宽为8ns时,激发态吸收增强瞬态热折射占主要地位,激发态折射占次要地位,样品呈现自散焦性质. 关键词： 金属卟啉化合物 激发态折射 瞬态热折射     

飞行光学导光系统中的空气热透镜效应

研究了激光加工用大功率ＣＯ２激光束在飞行光学导光系统中传输所产生的空气热透镜效应。实验发现当飞行光学导光系统中的空气静止时将产生空气热透镜效应,而充以一定压力的压缩空气却可以消除空气热透镜效应,实验表明无热透镜效应时,光束遵循高斯光束传输规律,而秀热透镜效应时,光束偏离高斯光束的传输规律,并影响到激光束聚焦焦点的大小和位置。另外通过激光空气热透镜效应的非线性模型计算了热透镜效应所引起的光束传输相对     

Diode-pumped tunable laser with dual Cr：LiSAF rods

We propose and demonstrate a simple approach to lower the thermal quenching effect and improve the output power of Cr:LiSAF lasers, which is accomplished by employing two laser rods. The resonator contains two laser rods and is designed by using two ``X' folding cavities in cascade. A tunable laser output of $\sim $ 180\,mW has been achieved with the pump of single-striped laser diodes. Compared with lasers using single gain rod, the laser with dual rods shows less severe thermal effect and increases the output by more than two times.     

基于微蒸发腔制冷的大功率激光二极管制冷组件

利用节流的高压冷却介质在微蒸发腔内相变吸热,设计了一种用于大功率激光二极管制冷的封装组件。该组件采用高热导的无氧铜,用精密线切割、化学腐蚀等技术制作微蒸发腔,再通过自制的焊接设备完成制冷组件的封装。按照大功率激光二极管条的发热模型,理论上对微蒸发腔制冷组件的温度分布进行了数值模拟,结果与60 W激光二极管条的散热实验符合较好,得到制冷剂流量为23 m L/min时的热阻为0.289℃/W。