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《天津大学》 2003年
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高功率LD泵浦的内腔倍频Nd:YAG激光器研究

陈进  
【摘要】:激光二极管泵浦的固体激光器(DPSSL,DPL)具有高效率、结构紧凑、工作稳定、寿命长和全固化等优点,在材料加工、军事、医疗、科研等领域已得到广泛应用,已经成为国际上新型固体激光器的发展热点,高功率全固态DPL正在成为主流激光器,高功率LD泵浦绿光激光器因其在材料加工、同位素分离等领域的潜在应用更是各发达国家致力研究的重点。本文围绕高功率、高重复频率全固态内腔倍频Nd:YAG激光器进行了系统的理论和实验研究,在泵浦电流为17.3A时,获得了重复频率为20.4kHz、脉宽为230ns、输出功率为82W的绿光,考虑功率计的修正系数1.04,实际获得了超过85W的532nm绿光输出,功率不稳定性小于(1.03%,光──光转换效率为9.7%。主要创新点可以概括如下 1、采用高功率双声光Q开关腔内同步调制技术,结合调整Q开关的偏转角度,有效地抑制了高泵浦功率下的腔内基波激光振荡,提高了腔内基波的峰值功率密度,为实现高的倍频转换效率奠定了基础。已经获得了功率85W的绿光稳定输出,国内领先,国际先进,输出模式为近高斯分布,质量很好。 2、计算了KTP温度升高对倍频转换效率的影响以及温度升高时最佳相位匹配角的偏离。实验上采用旋转晶体、加强致冷、控制晶体内部光斑大小三种方法相结合,有效地控制了KTP晶体热效应的影响,增大了倍频效率,实现了大尺寸KTP倍频晶体在高功率条件下的稳定正常工作。 3、采用传统平凹腔,分析了高泵浦功率下Nd:YAG棒热透镜效应和热致双折射效应的影响,得到了高功率激光器运行在第II稳区并且基模体积受到限制的结论。根据计算和实验,选择合适的腔参数,在保证谐振腔稳定的前提下,增大了模体积,同时保证KTP上的基波光斑在一定泵浦功率变化范围内保持相对稳定,在单Nd:YAG棒的情况下获得了单端稳定输出85W的绿光功率,不稳定度为(1.03%。 截止到目前,已经获得了超过90W的绿光输出,通过设计合适的谐振腔、采用优良的倍频晶体以及采取更有效的热效应控制措施,不久的将来一定可以实现百瓦级的绿光输出。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TN248

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 胡居广;大屏幕真彩色全固态激光显示系统关键技术研究[D];天津大学;2004年
2 解慧明;LD侧泵高功率全固态532nm、355nm激光器研究[D];西北大学;2006年
3 潘淑娣;Nd:YLF晶体特性及全固态激光器研究[D];山东师范大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 蔡志强;LD泵浦的SESAM被动连续锁模激光器实验研究[D];天津大学;2004年
2 汪玉树;LD泵浦全固体蓝光激光器[D];厦门大学;2006年
3 贾森;全固态V型双腔组合腔内倍频单向输出准连续206W绿光激光器试验研究[D];西北大学;2008年
4 尹晓雪;固体激光器阶梯掺杂晶体研究[D];西安电子科技大学;2010年
5 黄晶;全固态1.57μm光学参量振荡器的研究[D];长春理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 武占春,顾卫东,王晓燕,袁凤坡;1.064μm脉冲高功率量子阱激光器阵列[J];半导体光电;2002年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 路国光;雷志峰;杨少华;黄云;;大功率半导体激光器老化筛选及寿命试验系统[A];中国电子学会可靠性分会第十四届学术年会论文选[C];2008年
3 李宾中;吕百达;;部分偏振部分相干光并合光束的偏振与传输变换特性[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 耿玉民;徐东东;张来明;;高功率TEA CO_2激光器非稳腔设计与实验[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 温磊;杨镜新;刘仁红;冯素雅;栾飞;陈伟;胡丽丽;;掺钕磷酸盐玻璃小信号增益性能研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
6 俞刘建;何欢;陈国平;;一种考虑厚度方向温度梯度的板单元[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
7 戎慧;陈鸿;;SLD光源驱动电路的设计与实验结果[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
8 邢旭东;李明山;陈怀超;张涛;;DPL热控分析和研究[A];2008年电子机械与微波结构工艺学术会议论文集[C];2008年
9 柴金华;;《光电子学基础》课程“两结合”与“三要素”教学内容的研究与实践[A];2006-2010年教育部高等学校光电信息科学与工程专业教学指导分委员会及协作委员会2010年全体会议论文集[C];2010年
10 焦太安;杨俊;姚红军;;智能化检定工具在水泥压力试验机的应用[A];计算机模拟与信息技术会议论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵翔;激光驱动飞片点火设计技术研究[D];中国工程物理研究院;2009年
2 武志超;LDA抽运高频Nd:YAG陶瓷激光器研究[D];长春理工大学;2010年
3 李占国;2μm波段材料外延生长与激光器技术研究[D];长春理工大学;2010年
4 董渊;双半高斯空心光束的形成、传输及控制技术研究[D];长春理工大学;2010年
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6 侯立峰;高功率垂直腔面发射半导体激光器热理论与制备工艺研究[D];长春理工大学;2010年
7 毕德仓;微波调制测风激光雷达新方法和激光雷达测量温度关键技术的研究[D];中国海洋大学;2010年
8 周俐娜;高Q值微波光子学滤波器的理论和实验研究[D];华中科技大学;2010年
9 闫华;铜合金表面激光复合耐磨层及界面特性研究[D];华中科技大学;2010年
10 袁志军;球管焊接数值模拟及焊接残余应力影响因素研究[D];南昌大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王春华;Yb:YAG薄片内腔倍频技术研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 赵永梅;方钢管混凝土火灾条件下温度场和温度应力研究[D];山东科技大学;2010年
3 陈铮;基于激光扫描数据的交通信息采集平台设计与实现[D];山东科技大学;2010年
4 沙鹏;半导体泵浦高重频绿光激光器研究[D];长春理工大学;2010年
5 王博;辐射桥面发射激光器工艺与测试[D];长春理工大学;2010年
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7 张守银;非线性光学差频及和频方法产生太赫兹波及延迟成像的研究[D];郑州大学;2010年
8 任玲玲;EPS板保温系统裂缝问题的数值分析[D];郑州大学;2010年
9 贺俊博;气体检测系统中稳定LD工作的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 王晨;柴油机气缸盖热—机械强度有限元分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王成,方志丹,李晓英,刘瑞斌,李春明;激光二极管泵浦的全固体激光器[J];长春光学精密机械学院学报;2001年01期
2 曾晓红;申云成;;幂指型复合函数极限的公式法求解及实现[J];福建电脑;2008年06期
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4 高兰兰,檀慧明;LD端面抽运全固态紫外激光器[J];光电子技术;2003年02期
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6 叶志生,朱宝忠,高惠敏,王升平;激光在皮肤病学应用中的最新进展[J];光电子·激光;2000年06期
7 吕卫,于意仲,李喜福,丁欣,姚建铨;小型一体化1.57μm人眼安全激光频率转换KTP OPO[J];光电子·激光;2002年02期
8 宁继平,陈志强,詹仰钦,鲁笑春,姚建铨;全固态调Q紫外光Nd:YAG激光器的研究[J];光电子·激光;2002年08期
9 王海林,周卓尤,曹红兵,黄维玲;双棒串接Nd:YAG激光器的稳定特性研究[J];光电子·激光;2003年02期
10 高兰兰,檀慧明,陈颖新;LD纵向泵浦腔内倍频低噪声蓝光激光器的研究[J];光电子·激光;2003年03期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 唐淳;高亮度全固态二极管泵浦固体激光技术研究[D];浙江大学;2003年
2 那木吉拉图;新型紫外可调谐激光材料氟化物晶体生长与性能的研究[D];天津大学;2003年
3 李志刚;二极管泵浦固体激光器及放大器的研究[D];华中科技大学;2004年
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5 李红霞;钒酸盐晶体与薄膜的生长、结构及性能研究[D];山东大学;2006年
6 汪晓波;高平均功率固体激光的热效应研究[D];国防科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张三军;半导体泵浦Nd~(3+):GdVO_4激光中的调Q锁模技术[D];华东师范大学;2004年
2 杜鹃;全固态SESAM连续波1064nm被动锁模激光器的研究[D];山东师范大学;2004年
3 高俊超;固体激光介质热效应的理论研究[D];华中科技大学;2004年
4 危芹;LD泵浦Nd:YAG蓝光激光器[D];山东师范大学;2005年
5 杨直;LD泵浦全固态蓝光激光器研究[D];西北大学;2005年
6 张凤娟;纳秒KTP光学参量振荡器的研究[D];华侨大学;2006年
7 牛志强;1.57μm内腔式OPO输出特性研究[D];山东大学;2006年
8 杨扬;基于键合技术的全固态激光器及参量振荡的研究[D];天津大学;2005年
9 李晓敏;LD端面泵浦Nd:YVO_4/YVO_4复合晶体激光特性的研究[D];山东师范大学;2007年
10 段利红;光学参量振荡器(OPO)的研究[D];长春理工大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 胡居广;董志彪;孙秀泉;;激光显示技术中行扫描同步的新方案[J];光子学报;2007年01期
2 张赟珅;陈檬;庞庆生;常亮;李港;;楔角Nd∶YVO_4晶体电光调Q激光器性能研究[J];中国激光;2010年10期
3 姚叙红;朱林泉;杨敏;张甲杰;;大屏幕激光显示控制系统设计[J];山西电子技术;2008年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 潘淑娣;Nd:YLF晶体特性及全固态激光器研究[D];山东师范大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王起阳;激光晶体热透镜效应的控制方法研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 张豪磊;579nm全固态黄光拉曼激光器的研究[D];西北大学;2011年
3 刘鹏祖;MOPA结构的1550nm被动锁模光纤激光器研究[D];国防科学技术大学;2011年
4 郑志华;大屏幕激光显示系统信息处理技术研究[D];中北大学;2006年
5 刘艳;大屏幕激光扫描显示系统混色与光强调制技术研究[D];中北大学;2007年
6 赵俊梅;大屏幕激光显示系统扫描技术研究[D];中北大学;2007年
7 刘孙丽;473nm全固体蓝光激光器的研究[D];厦门大学;2007年
8 宗妍;LD侧面泵浦电光调Q绿光及紫外脉冲激光器的研究[D];西北大学;2008年
9 赵海军;LD侧面泵浦全固态连续黄光激光器研究[D];西北大学;2008年
10 徐方;新型激光介质的单晶生长与光谱性质[D];宁波大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 刘伟仁,钱龙生,余锦;LD泵浦的紧贴式产业化固体绿激光器的研究[J];光学精密工程;1999年02期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 生卫东,刘宏伟,王鹏,乔金元,李昱,姚建铨;激光二极管端面泵浦的调Q内腔倍频Nd:YAG激光器[J];光学学报;1995年09期
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6 宗楠;李成明;陈亚辉;崔大复;许祖彦;;光泵垂直扩展腔面发射半导体激光器的研究进展[J];红外与激光工程;2007年06期
7 仲跻国,徐观峰,王廷福,张纯玉;高掺镁铌酸锂晶体生长和倍频[J];人工晶体学报;1982年Z1期
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9 金杰,房晓俊,姚建铨,赵新,袁多荣,张光辉;半导体激光直接倍频的蓝紫光激光器[J];中国激光;1998年11期
10 陈兰荣,支婷婷,蔡希洁,唐福林,吴蓬春;高功率倍频激光系统信噪比测试[J];中国激光;1997年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 金成昌;孟波;任鉴民;;一种新型高功率碱锰电池[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
2 施翔春;;高功率固体激光器的发展趋势[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(C 激光技术与应用专题)[C];2006年
3 何晶晶;张湘英;王侠;;高功率光纤耦合器的实验研究[A];2007年全国第十六届十三省(市)光学学术会议论文集[C];2007年
4 周恒;;偶极天线用于高功率微波功率测量的研究[A];第三届全国加速器技术学术交流会论文摘要集[C];2007年
5 郭亚银;张力;黄国溪;杜晨林;阮双琛;;LD端面泵浦Nd:YVO_4复合晶体高功率黄光激光器[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
6 鄭惟綱;丁逸聖;潘錫明;簡奉任;;高功率萤光薄膜型白光芯片之发展现况[A];海峡两岸第十七届照明科技与营销研讨会专题报告暨论文集[C];2010年
7 刘伟慈;徐文成;;双包层高功率光纤激光器的特性研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
8 沈季平;;高功率陶瓷金卤灯的发展和应用[A];中国长三角照明科技论坛论文集[C];2006年
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10 岳慧敏;代志勇;刘永智;;高功率、超宽带ASE光纤光源实验研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 imodding.com 黄健;让闪龙真正“闪”起来[N];电脑报;2005年
2 ;奔驰K8-200A+主板到货[N];中国计算机报;2000年
3 王迅;江苏奇能:4亿元投向“绿色电池”[N];中国有色金属报;2008年
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5 老安 蓝色枫叶;放眼看超频(上)[N];电脑报;2004年
6 山东 杜军;高功率恒光控制电路[N];电子报;2001年
7 冯锦;高功率开创的节能“大空间”[N];中国电力报;2007年
8 辽宁 李楠;雷鸟和毒龙实现133MHz外频[N];电脑报;2001年
9 王雷;终极“杀手”从蘑菇云中诞生[N];解放军报;2007年
10 小雷;最新CPU超频编号识别[N];大众科技报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈进;高功率LD泵浦的内腔倍频Nd:YAG激光器研究[D];天津大学;2003年
2 王志勇;固体RGB激光光源及其在显示技术方面的应用研究[D];天津大学;2003年
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4 侯立峰;高功率垂直腔面发射半导体激光器热理论与制备工艺研究[D];长春理工大学;2010年
5 王海林;高功率固体激光器性能优化与实验研究[D];华中科技大学;2004年
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7 张素梅;有机薄膜场效应晶体管和高功率远结激光器的研究[D];吉林大学;2005年
8 张岩;高功率低发散角垂直腔面发射激光器[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
9 龙井华;频率分辨光学快门的理论研究和LD泵浦Cr:LiSAF蓝光激光器的研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2002年
10 王伟;高功率垂直腔面发射激光器的偏振特性[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 王帅;碱性条件下高功率放电锌电极的性能研究[D];天津大学;2007年
3 吴彩缘;高功率双包层光纤激光器及其应用[D];厦门大学;2009年
4 喻松;激光的传输特性及其在高功率固体激光系统总体设计中的应用[D];华南师范大学;2002年
5 韩有镇;高功率横流CO_2激光器流道的温度场仿真与参数优化[D];武汉理工大学;2005年
6 黄权;高功率掺Y_b~(3+)双包层光纤激光器研究[D];广西师范大学;2006年
7 陈明;高功率复合微波柘榴石铁氧体的研究[D];西安建筑科技大学;2007年
8 林楠;高功率半导体激光器的制备技术研究[D];长春理工大学;2008年
9 王洪福;高功率横流CO_2激光器谐振腔仿真研究[D];武汉理工大学;2005年
10 张铮;200W高功率全固态激光器的特性研究[D];华中科技大学;2007年
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