85W绿光激光器中的KTP晶体热效应研究

本文强调了倍频晶体的热效应问题是影响高功率激光器输出功率的主要因素之一，利用热传导方程对KTP晶体热效应问题进行了理论分析，模拟出了在一定泵浦功率下KTP晶体内部温度分布情况。并提出角度调节及加强冷却的方法来解决晶体热效应问题。在实验中获得了85W的高功率绿光输出。     

高斯和平顶分布纳秒激光诱导KTP晶体损伤

KTP晶体的抗激光损伤能力影响了其在高端固体激光系统中的应用。利用波长为1.064μm、重频为10 Hz、脉宽为10 ns和两种空间分布的光束(即高斯光束和平顶光束)的激光对KTP晶体进行了激光诱导损伤的仿真和实验。结果表明,在平顶激光和高斯激光的损伤测试中,KTP晶体的激光诱导损伤阈值分别为1.78和2.28 GW/cm²。平顶激光辐照KTP晶体,损伤形貌为明显的烧蚀形态和裂纹,而高斯激光辐照KTP晶体时,前表面出现了典型的纳秒激光损伤形态,即熔融形成的凹坑。此外,在平顶激光测试下,观察到损伤区域边缘颜色变化。     

热效应影响光束质量的数值模拟

建立了圆柱形激光晶体的热传导模型,在晶体周边冷却、两通光面绝热情况下,通过求解热传导方程,得出圆形截面Nd:YAG晶体的温度分布,得到热效应对光束衍射倍率因子M²的影响与腔长、全反镜曲率半径、输出镜曲率半径、泵浦功率的关系。这一结论为提高激光器的可靠性,研究激光晶体的热效应提供了理论依据。     

双掺质对KTP晶体晶胞参数及倍频效应的影响

采用X－射线单晶衍射仪、ICP和激光粉末倍频法,对Nb^5 :Nd^3 :KTP,Nb^5 :Tm^3 ,KTP,Nb^5 :Yb^3 :KTP等三种不同双掺质的KTP晶体的晶胞参数、掺质含量及分配系数和粉末倍频效应进行了测试,并与纯KTP晶体作了比较,讨论了不同双掺质对KTP晶体晶胞参数及倍频效应的影响。     

半导体泵浦Nd：YAG固体激光器输出光束质量研究与实验测量

对激光二极管侧面泵浦全固态激光器的热效应进行了分析。由热的传导方程得出Nd：YAG晶体内的温度场分布,得到Nd：YAG的热焦距与泵浦功率的变化规律。同时,设计了测量不同泵浦功率下输出光束质量的实验装置并得到实验结果,最后对实验数据进行了简单的分析,得到最佳输出光束质量时的应用参数。     

在波长1.315μm下的几种激光器窗口热效应比较研究

由傅里叶瞬态导热方程和弹性体应力-应变平衡方程入手，利用分离变量法和热弹性势法建立了晶体窗口在高能激光束照射下的瞬态温度分布、热变形和热应变分布关系式。并同时考虑温度折射率系数、厚度热变形和弹光系统的作用。得到了波长为1．315μm的平面波光束透射氟化钙、氯化钾和熔石英这三种晶体窗口时产生的近场光束相位畸变分布。通过比较发现、窗口光束畸变是热变形、热透镜效应和弹光效应共同作用的结果，热透镜效应占主要因素，弹光效应可以忽略；熔石英具有正的折射率温度系数而产生正光束畸变，氯化钾和氟化钙为负的光束畸变，氟化钙具有最小的相位畸变峰谷值．优于其他二者。适于作为1．315μm波长的窗口材料使用．氯化钾的光束畸变最严重。     

KTP倍频晶体增透膜的改进

为了改进KTP晶体倍频增透膜的镀膜质量,采用SiO2代替原来使用的MgF2材料作外层膜并重新设计了膜系。实验结果表明,运用上述技术将镀有1064nm和532nm增透膜的KTP倍频晶体应用在高功率Nd:YAG激光器中,当重复频率lkHz、脉宽25ns、基波功率密度高达450MW/cm2时,没有观察到KTP晶体表面激光损伤,膜层表面抗激光损伤和光学性能都得到提高。     

KTP晶体环形腔外腔倍频Nd:YAG激光光束特性的研究

为了解决精细聚焦问题，采用Nd：YAG倍频技术以获得短波长激光器。在激光烧结技术、获取短波长激光的方法、短波长激光光束特性等方面进行了研究和探讨。从理论和实验两方面，研究了利用KTP晶体对Nd：YAG激光进行环形腔外腔倍频的方法。这种倍频所利用的基频光最大平均功率为50W，采用声光调Q技术，频率约为1005Hz。当基频光平均功率约为35W的情况下，实验中光—光转换效率约为31．4％。利用BEAMCODESYS光束质量分析系统对二次谐波与基波光束质量进行了比较，并比较研究了二次谐波与基波的聚焦特性。实验中测定的二次谐波TEM00模所占比例约为95％。利用短波长可以获取更小聚焦尺寸，可以在激光粉末成型中得到更微小的成型尺寸，展示了二次谐波在微成型方面应用的初步成果。     

全固态多模绿光激光器腔内倍频KTP晶体热效应

为解决百瓦级绿光激光器腔内倍频非线性晶体的热效应问题,以解析分析为基础,研究了谐振腔内多模振荡状态下非线性晶体的温度场分布.通过对激光谐振腔内非线性晶体工作特点的分析,建立了腔内多模倍频方形KTP晶体的热分析模型,给出了归一化的多模光束分布表达式.利用热传导方程,得到了多模倍频方形非线性晶体温度场的一般解析表达式.同时...     

KTP晶体环形腔外腔倍频Nd∶YAG激光光束特性的研究

为了解决精细聚焦问题,采用Nd∶YAG倍频技术以获得短波长激光器。在激光烧结技术、获取短波长激光的方法、短波长激光光束特性等方面进行了研究和探讨。从理论和实验两方面,研究了利用KTP晶体对Nd∶YAG激光进行环形腔外腔倍频的方法。这种倍频所利用的基频光最大平均功率为50W,采用声光调Q技术,频率约为1005Hz。当基频光平均功率约为35W的情况下,实验中光光转换效率约为314%。利用BEAMCODESYS光束质量分析系统对二次谐波与基波光束质量进行了比较,并比较研究了二次谐波与基波的聚焦特性。实验中测定的二次谐波TEM00模所占比例约为95%。利用短波长可以获取更小聚焦尺寸,可以在激光粉末成型中得到更微小的成型尺寸,展示了二次谐波在微成型方面应用的初步成果。     

Ce4+:KTP晶体倍频效应的研究

采用等离子体发射光谱法测定了在掺入Ce^4 不同浓度条件下所生长的Ce^4 ：KTP晶体中的Ce^4含量，并计算出Ce^4 在相应晶体生长体系中的分配系数；采用激光粉末倍频法对晶体进行了倍频效应测试，并将所得数据与纯KTP晶体做了比较，发现在给定的掺质浓度范围内，晶体的倍频效应均有所增强，且倍频效应晶体中掺质含量的增大而先增强，后减弱，文中对这种现象进行了讨论。     

改性KTP晶体、三镜折叠腔内倍频研究

本文利用改性ＫＴＰ晶体,进行了纯连续激光倍频实验。根据光束传输矩阵,用计算机数值法计算了三镜折叠腔不同谐振腔参数所对应的稳定区,对Ｎｄ：ＹＡＧ／ＫＴＰ进行腔内倍频,实验获得了３－５Ｗ 纯连续绿色激光输出。其实验结果与理论计算值基本相符。     

水冷式激光系统中非线性晶体KTP 的温场研究

通过水冷受激光辐射产生极化倍频的非线性光学晶体工作特性的分析，建立了热分析物理模型，使用半解析热分析方法得出了KTP晶体温度场的通解表达式。同时对影响晶体内部温度场分布的各种因素进行了分析。所做的研究对提高晶体的倍频效率具有指导意义。     

圆环光束的光束质量评价标准分析

本文从惠更斯－匪涅尔原理出发推导了环光束衍射图样光强分布的普遍适用公式，并对衍射图样二次矩的可积性作了分析，得出二次矩不可积，因而不可能用Ｍ＾２值这种光束的光束质量的结论。     

KTP晶体倍频器件的1.064μm和0.532μm双波长增透膜

本文介绍KTP(KTiOPO4)倍频晶体端面等厚度三层倍频双波长增透膜的设计和制备工艺。该膜系结构和制备工艺简单,重复性好,在1.064μm和0.532μm的剩余反射率做到0.15%～0.20%。     

光束控制系统中热效应的数值模拟

编制了四维仿真程序,用以研究光束控制系统中的热效应对强激光传输的影响.作为数值模拟例,用Strehl比、可聚焦能力(即86.5%环围功率半径)、像散参数和光束重心偏移表征远场光束质量,研究了初始场分布为高斯和平顶分布的光束通过光束控制系统传输时热效应对远场光束质量的影响.结果表明,远场光束质量与初始场的空间分布有关,且随发射功率增大而变差.     

Ce~(4+)∶KTP晶体倍频效应的研究

采用等离子体发射光谱法测定了在掺入Ce4 +不同浓度条件下所生长的Ce4 +∶KTP晶体中的Ce4 +含量 ,并计算出Ce4 +在相应晶体生长体系中的分配系数 ;采用激光粉末倍频法对晶体进行了倍频效应测试 ,并将所得数据与纯KTP晶体做了比较 ,发现在给定的掺质浓度范围内 ,晶体的倍频效应均有所增强 ,且倍频效应随晶体中掺质含量的增大而先增强 ,后减弱 ,文中对这种现象进行了讨论。     

全固态激光器方形倍频晶体KTP温度场的研究

KTP晶体腔内倍频时具有的非均匀温升,对于LD抽运的全固态绿光激光器的性能有着较大的影响。为了提高激光器的性能,需对倍频晶体KTP内部温度场分布进行研究。通过对Nd:YVO4/KTP激光器中KTP晶体工作特点的分析,建立了符合实际的热分析物理模型,并利用解析热分析方法得出了方形晶体KTP的温度场分布的一般通解表达式。由于研究依据的方形晶体热模型较好地符合了激光器的实际情况,因此结论也就更为合理。研究结果表明,依据方形热模型计算KTP晶体得到的最大温升比圆柱形热模型得到的最大温升要略高一些。为研究由于温升导致的位相失配提供了必要的理论基础,对提高Nd:YVO4/KTP绿光激光器的性能具有指导意义。     

一种改善激光器输出光束质量的新型谐振腔

由于横向抽运的DPSSL输出光束在两个垂直方向上有不同的发散角 ,把一对平行放置的柱透镜置于谐振腔内 ,形成一种可以改善激光器输出光束质量的新型谐振腔。利用 ABCD传输矩阵理论及等效G参数法计算了稳腔范围。从实验上测得横向上光束质量为M2x =1 2 31,而对于简单的平凹腔M2x =2 6 72 ,大大改善了DPSSL在横向上的光束质量因子     

KTP晶体能量损伤阈值的实验研究

给出了 KTP晶体在 10 ns～ 10 ms不同脉冲宽度的 Nd:YAG激光作用下的能量损伤阈值。参考前人的工作 ,得到了 KTP晶体在 1ns到 CW激光作用下的能量损伤阈值曲线。其结果为在各种不同脉宽下使用 KTP晶体获得最佳非线性转换而可能实现的功率密度提供了参考依据。