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《天津大学》 2006年
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高功率连续运转全固态蓝光、红光激光器研究

周睿  
【摘要】: 全固态激光器(半导体泵浦的固体激光器)具有体积小、重量轻、效率高、光束质量好、稳定性好,维护费用低等优点,随着激光技术的发展,其在工业、军事、医疗和科研等领域的应用越来越广泛,已经逐步取代了传统的气体激光器、染料激光器以及闪光灯泵浦的固体激光器。高功率的全固态蓝光、红光激光器在激光全色显示、水下通信和水下探测、高密度光存储、医学及生物分析、激光医疗、高分辨率印刷、材料处理和分析、超高清晰度打印和扫描、以及光谱分析等领域有着非常广泛的应用前景,是近年来全固态激光技术研究中的热点。紧凑、高效的多波长同时输出激光光源在光通讯、光动力医疗、光计算、军事对抗、环境监测、激光遥测、激光雷达、光谱分析等领域也有着非常广泛的应用前景。目前,关于全固态多波长激光器的研究工作也很多。 本文的主要创新点可以归纳如下: 1、对光纤输出半导体激光器端面泵浦的固体激光器中热效应的产生和对激光系统的影响,热效应的测量,以及热效应的缓解和补偿进行详细的分析和计算。并对泵浦光源的光束质量与热效应之间的关系进行了分析,给出了当泵浦光源光束质量较差时,激光棒内的温度梯度分布以及热透镜焦距的计算公式; 2、建立了包含能量传递上转换过程(ETU)以及泵浦光源光束质量等因素在内的端面泵浦准三能级Nd:YAG激光器系统理论模型,并采用数值计算方法,对能量传递上转换过程和泵浦光源的光束质量对准三能级激光系统中增益分布、泵浦光束与激光腔模优化设计、阈值特性以及激光输出特性的影响进行了详细的分析和计算,为实现高功率的946nm激光输出奠定了理论基础; 3、采用光纤输出半导体激光器端面泵浦传统的非离子扩散键合Nd:YAG晶体,利用简单的平-凹谐振腔,在注入的泵浦功率为27.7W时,获得了功率为8.3W的946nm连续激光输出,斜效率为33.5%。据我们所知,这是目前采用传统的非离子扩散键合的Nd:YAG棒作为激光工作物质的端面泵浦946nm激光器的最高输出功率; 4、采用光纤输出半导体激光器端面泵浦离子扩散键合Nd:YAG晶体,利用简单的平-凹谐振腔,在注入的泵浦功率为40.2W时,获得了功率高达15.2W的946nm连续激光输出,斜效率为45%。据我们所知,这是目前连续运转的半导体泵浦946nm Nd:YAG激光器的最高输出功率; 5、通过使用I类临界相位匹配的LBO作为内腔倍频晶体和简单的紧凑线性平-凹直腔,在注入的泵浦功率为15.2W时,获得了1.25W的473nm连续蓝光输出,光-光转换效率为8.22%,达到了国内领先水平; 6、通过使用光纤输出半导体激光器端面泵浦Nd:YVO4晶体,利用简单的
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【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5条
1 张玉萍;高功率全固态绿光激光器的研究[D];天津大学;2007年
2 陈秀艳;LD侧面泵浦全固态多波长激光器的研究[D];西北大学;2009年
3 赵爽;高功率高光束质量全固态板条激光器的研究[D];山东大学;2010年
4 常宏;激光显示中散斑抑制和主观散斑跟踪的研究[D];中国科学技术大学;2010年
5 夏丹青;用于眼底光凝的全固态多波长激光器研究[D];华中科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 陈娜;基态高斯塔克能级热助推泵浦Nd:YVO_4激光器研究[D];天津大学;2010年
2 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
3 黄泳鑫;板条激光放大器热效应对传输特性影响研究[D];西南交通大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 周城,叶子青,郑权,钱龙生;半导体泵浦全固体蓝光激光器的研究进展[J];光学精密工程;2002年03期
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5 张恒利,竺乃宜,杨乾锁,何京良,侯玮,许祖彦;LD泵浦Nd∶YVO_4晶体KTP腔内倍频红光激光器[J];光子学报;2000年05期
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10 檀慧明,郑权,陈颖新,周立民,叶子青;LBOⅠ类临界相位匹配倍频671nm激光器[J];中国激光;2002年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高兰兰,檀慧明;LD泵浦全固体355nm紫外脉冲激光器[J];半导体光电;2003年02期
2 张玲,杨少辰,路绪鹏,左爱斌;LD端面泵浦Nd:YAG激光器的热效应研究[J];北方交通大学学报;2002年06期
3 吕彦飞;张喜和;姚治海;;全固态连续波583nm黄光激光器[J];兵工学报;2007年12期
4 李永亮;姚建波;曾佑洪;张玉兰;;和频黄光激光器研制[J];长春理工大学学报(自然科学版);2010年02期
5 李明真;朱占收;;激光二极管端面泵浦Nd:YVO_4/YVO_4复合晶体激光器热效应研究[J];东莞理工学院学报;2007年05期
6 邹宏新,王尚廉;单片机控制LCD在激光精密温控仪中的应用[J];电子工程师;2004年02期
7 刘学文;过振;王石语;蔡德芳;文建国;;DPL温度控制电路的优化设计[J];电子科技;2009年04期
8 程寅;杨阳;王石语;过振;蔡德芳;文建国;李兵斌;;DPL中热透镜的不对称性对输出光斑的影响[J];电子科技;2010年04期
9 彭倩倩;杨峰;李秀琴;刘杰;王云;范秀伟;;LD抽运Nd:GdVO_41.34μm激光器及其倍频特性[J];光电工程;2006年02期
10 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
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 赵斌;陈燕平;庄乃锋;郭飞云;陈建中;;Lu_(0.224)Y_(0.776)VO_4晶体的生长与热性能研究[A];第15届全国晶体生长与材料学术会议论文集[C];2009年
2 孙建亮;张吉果;陶绪堂;;光学显微术研究激光晶体Nd:GdVO_4[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年
3 龙燕;任青毅;曹科峰;;一种半导体激光器的精密温控电路设计[A];第二届全国信息与电子工程学术交流会暨第十三届四川省电子学会曙光分会学术年会论文集[C];2006年
4 谭天亚;晋云霞;邵建达;范正修;;LBO晶体上ZrO_2薄膜的光学性质[A];上海市激光学会2005年学术年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 赵军伟;光学超晶格中耦合物理效应的研究[D];南京大学;2011年
3 徐民;Nd_xLu_(1-x)VO_4系列激光晶体的生长及其性能研究[D];山东大学;2011年
4 孙文佳;内腔光参量振荡器及新波长固体激光器的研究[D];山东大学;2011年
5 谭杨;光学晶体波导中的激光和非线性效应[D];山东大学;2011年
6 李旭东;879nm激光二极管端泵的高重频高亮度Nd:GdVO_4激光器研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 王明哲;高功率固体激光器热管理新技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
8 刘建丽;利用全固态激光技术及光学参量过程产生高功率连续单频激光的理论和实验研究[D];山西大学;2011年
9 王培峰;大功率半导体激光器端面泵浦全固态激光器研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王汝攻;全固态593nm黄光激光器的研究[D];长春理工大学;2010年
2 杨伦磊;微尺度相变测试微流控芯片集成设计及应用[D];大连理工大学;2010年
3 边莎莎;基于周期性畴极化反转掺镁铌酸锂晶体的新型中红外激光器研究[D];浙江大学;2011年
4 杨红伟;部分矾酸盐与KGW系列晶体的拉曼激光特性研究[D];山东师范大学;2011年
5 陈锋;LD端面泵浦激光三能级热效应研究[D];山东师范大学;2011年
6 郭磊;Nd:Lu_xY_(1-x)VO_4系列晶体的性能研究[D];山东大学;2011年
7 胡春华;全固态Nd:Gd_(0.63)Y_(0.37)VO_4晶体1.34μm及倍频激光特性研究[D];山东大学;2011年
8 李韬杰;LD侧面抽运高重频1.34μm激光器研究[D];长春理工大学;2011年
9 刘宏博;多波长固体激光器的技术研究[D];长春理工大学;2011年
10 王倩;LD端泵全固态473nm蓝光激光器的研究[D];长春理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张玲,杨少辰,路绪鹏,左爱斌;LD端面泵浦Nd:YAG激光器的热效应研究[J];北方交通大学学报;2002年06期
2 吕彦飞;张喜和;姚治海;;全固态连续波583nm黄光激光器[J];兵工学报;2007年12期
3 李港,郝海林;晶体长度对倍频效率的影响[J];北京工业大学学报;1992年01期
4 赵振明,李永大,郎百和,高勋;激光电视同步技术的研究[J];长春光学精密机械学院学报;2001年03期
5 朱映芳;曾祥嵩;郭世宏;刘玉君;樊闻华;胡春香;;准分子激光上皮下角膜磨镶术治疗中高度近视疗效分析[J];湘南学院学报;2006年04期
6 康伟芳;薛玉春;刘帅;;布拉格衍射及其应用[J];大学物理实验;2006年02期
7 宗德蓉,罗斌,姜军,宫杰;新型双向多功能声光器[J];光电工程;1999年06期
8 李光晓;激光显示技术的新进展[J];光电子技术与信息;1997年02期
9 胡存刚,宗仁鹤,李国丽,刘春,谭敏;人体信息诊疗仪的研制[J];光电子技术与信息;2003年01期
10 王天及,杨世宁,李耀棠;现代显示技术的进展[J];光电子技术与信息;2004年04期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 阮双琛;光子晶体光纤超连续谱与激光器和Nd:GdVO_4激光器的研究[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 杨克建;全固化短脉冲调Q、锁模激光特性研究[D];山东大学;2007年
4 黄伟;激光散斑跟踪和激光扫描显示中散斑机理的研究[D];中国科学技术大学;2008年
5 赵爽;高功率高光束质量全固态板条激光器的研究[D];山东大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 贾玉磊;355nm、266nm全固态紫外激光器[D];山东师范大学;2002年
2 白杨;半导体激光单端泵浦的大功率全固态Nd:YVO_4/LBO连续绿光激光器研究[D];西北大学;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 周睿;大功率、高亮度全固态绿光激光器及紫外激光器研究[D];天津大学;2004年
5 吕超;和频产生钠黄光的理论计算和数值模拟研究[D];华中科技大学;2005年
6 石靖波;LBO和频产生589nm激光源数值模拟及实验研究[D];中国工程物理研究院;2006年
7 王栋梁;固体激光器工作介质热效应的有限元分析[D];国防科学技术大学;2006年
8 黄海涛;1.3μm全固态调Q激光特性研究[D];山东师范大学;2008年
9 李年和;四氧嘧啶诱导犬1型糖尿病病理模型建立及其毒副作用研究[D];华中农业大学;2008年
10 胡涛;二极管泵浦板条模块的研究[D];华中科技大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王宁;李晓霞;朱化凤;;离轴共焦非稳腔激光远场分布的腔镜倾斜容限研究[J];科学技术与工程;2012年09期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 黄海涛;基于抗灰迹KTP晶体的单一及复合非线性频率转换研究[D];山东大学;2011年
2 张百涛;大功率全固态355nm紫外激光器研究[D];山东大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 李雪;共振泵浦连续波内腔PPLN光学参量振荡器研究[D];天津大学;2012年
2 宋东璠;全固态四波长激光器的理论与实验研究[D];西北大学;2010年
3 黄大明;透明介质表面形貌检测方法探究[D];山东大学;2012年
4 黄泳鑫;板条激光放大器热效应对传输特性影响研究[D];西南交通大学;2012年
5 王世美;激光投影机产品标准与安全使用规范[D];华东师范大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑权,檀慧明,赵岭,钱龙生;LD泵浦Nd∶YVO_4晶体LBO临界相位匹配倍频671nm激光器[J];高技术通讯;2001年11期
2 刘伟仁,陈颖新,钱龙生,檀慧明,余锦;LD泵浦的室温运转内腔倍频473nm全固态蓝激光器[J];光学精密工程;2000年02期
3 张松斌,丁祖昌,董绵豫,周斌和,童利民;Nd:YAG单晶光纤光学特性研究[J];光学学报;1992年01期
4 黄莉蕾;YAG晶体中Tm~(3+)离子的荧光特征分析[J];光学学报;1996年04期
5 李健,何京良,侯玮,吴星,许祖彦;大功率激光二极管抽运Nd:YVO_4激光器的特性研究[J];光学学报;2000年04期
6 刘伟仁,钱龙生,檀慧明,余锦;LD泵浦的946nmNd:YAG激光器及腔内倍频473nm蓝光输出[J];激光杂志;2000年03期
7 周复正,朱三又,马建伟,肖建伟,沈小华,张振亚,沈丽青,范滇元;量子阱激光二极管泵浦Nd:YLF固体激光器的调Q[J];中国激光;1992年12期
8 刘均海,卢建仁,吕军华,邵宗书,蒋民华;高功率半导体激光器端面抽运连续固体激光器谐振腔的设计[J];中国激光;2000年01期
9 李健,何京良,侯玮,陈毓川,许祖彦;Nd~(3+)掺杂浓度对大功率全固态Nd:YVO_4激光器输出特性影响的研究[J];中国激光;2000年04期
10 何京良,侯玮,张恒利,李健,王建明,许祖彦,杨国桢;LD抽运Nd:YVO_4腔内倍频连续波8.8W绿光激光器[J];中国激光;2000年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘伟仁;LD泵浦的473nm波长全固体蓝激光器的研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 耿爱丛;徐登辉;李熊;朱耀辉;;全固态绿激光技术的评述与展望[J];激光与红外;2011年01期
4 王贞福;;高功率中红外半导体碟形激光器的进展[J];光机电信息;2010年08期
5 杨云龙 ,傅恩生;高功率半导体激光器的高性能化技术[J];激光与光电子学进展;2001年11期
6 李建军,沈光地,郭伟玲,廉鹏,韩军,邓军,邹德恕;新型隧道带间级联双波长半导体激光器[J];中国激光;2003年11期
7 张彦鑫;王警卫;吴迪;杨凯;马幼龙;刘兴胜;;一种新型大功率单发射腔半导体激光器及其特性[J];中国激光;2010年05期
8 ;激光器件 固体激光器[J];中国光学与应用光学文摘;2005年06期
9 曹三松;高功率半导体激光器评述[J];激光技术;2000年04期
10 鲁燕华;张雷;刘晟西;魏彬;唐淳;武德勇;王卫民;;15.5W全固态腔外和频589nm黄光激光器[J];中国激光;2010年09期
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1 石朝辉;张鸿博;潘树志;章萍;崔建丰;毕勇;宋立维;李瑞宁;樊仲维;许祖彦;;一种全固态高功率准连续掺钛蓝宝石激光器[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
2 刘国军;薄报学;曲轶;辛德胜;姜会林;;高功率半导体激光器技术发展与研究[A];2007年先进激光技术发展与应用研讨会论文集[C];2007年
3 祝强;余建华;全鸿雁;郑伟;;高功率半导体激光泵浦碱金属蒸汽激光器的理论模拟[A];2007年先进激光技术发展与应用研讨会论文集[C];2007年
4 高宏伟;彭钦军;崔前进;李平;崔大复;许祖彦;;3棒谐振kW级高功率全固态激光系统[A];第七届全国光学前沿问题讨论会论文摘要集[C];2007年
5 徐德刚;姚建铨;;全固态高功率绿光激光器的研究[A];京津激光界青年科学家论坛报告选[C];2005年
6 曲轶;张晶;李辉;高欣;薄报学;;高性能1.3μm InGaAsN量子阱半导体激光器[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年
7 刘德明;阎嫦玲;;高功率光纤激光器的关键技术及应用[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
8 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
9 薛迎红;王清月;刘庆文;柴路;李静;王继扬;;新型自倍频Yb:GdYAB激光器的连续光运转[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
10 楼祺洪;周军;何兵;;高功率光纤激光相干组束技术研究[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
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2 山东 杜军;高功率恒光控制电路[N];电子报;2001年
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4 王雷;终极“杀手”从蘑菇云中诞生[N];解放军报;2007年
5 ;散热问题持续困扰高功率白光LED的应用[N];电子资讯时报;2007年
6 陈淑玲;茂达电子新推白光LED驱动IC[N];中国电子报;2008年
7 梁立明 DigiTimes;艾笛森发布250流明高亮度单芯片白光LED[N];电子资讯时报;2007年
8 记者 陈勇、通讯员 周宏亮、胡安慰;“光谷激光”与世界巨头并肩称雄[N];湖北日报;2006年
9 李存才;低噪音发电车京城亮相[N];中国财经报;2007年
10 ;可挠式基板在LED布线用基板中应用越来越广[N];电子资讯时报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周睿;高功率连续运转全固态蓝光、红光激光器研究[D];天津大学;2006年
2 张玉萍;高功率全固态绿光激光器的研究[D];天津大学;2007年
3 张会云;高功率全固态绿光红光激光器及特异材料光子晶体的研究[D];天津大学;2007年
4 陈秀艳;LD侧面泵浦全固态多波长激光器的研究[D];西北大学;2009年
5 刘建丽;利用全固态激光技术及光学参量过程产生高功率连续单频激光的理论和实验研究[D];山西大学;2011年
6 王垚廷;全固态连续单频473nm蓝光激光器的理论和实验研究[D];山西大学;2010年
7 贾秀杰;高功率光纤激光器及其相干合成技术的研究[D];南开大学;2007年
8 洪治;改善高功率半导体激光器相干特性的研究[D];浙江大学;2001年
9 邵加峰;光学双稳态及光纤激光器的研究[D];上海交通大学;2008年
10 王与烨;全固态内腔光学参量振荡及内腔倍频技术的研究[D];天津大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 张志宏;LD泵浦的全固态457nm蓝光激光器[D];长春理工大学;2007年
4 张海波;半导体泵浦Nd:YAG全固态蓝光激光器机理研究与设计[D];长春理工大学;2008年
5 钟凯;高功率全固态绿光激光器及其应用研究[D];天津大学;2007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 张弛;全固态准三能级自由运转及锁模激光器的研究[D];北京交通大学;2007年
8 李海峰;基于复合陶瓷多晶的全固态高功率绿光激光器的研究[D];天津大学;2005年
9 刘蓉;LD泵浦Nd:GdVO_4全固态蓝绿激光器的研究[D];西北大学;2007年
10 陈虹竹;LD泵浦457nm深蓝光激光器[D];长春理工大学;2008年
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