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LD泵浦Innoslab激光振荡器和放大器研究

徐浏  
【摘要】:近些年来,二极管泵浦的固体激光器(DPSSL:Diodepumpedsolidstatelaser)又称全固态激光器飞速发展,20世纪末,出现了一种结构紧凑的部分端面泵浦结合混合腔结构的板条激光器(Innoslab),它可以实现高效率、高光束质量激光输出。本文基于Innoslab激光振荡器和放大器开展了双端泵浦和直接上能级泵浦实验研究,主要研究内容如下: 1.介绍了Innoslab激光器泵浦源、泵浦整形系统和混合腔设计和相关设计;计算了板条晶体的热效应,讨论了泵浦功率和晶体应力之间的联系;利用RigrodAnalysis方法计算了谐振腔的最佳透过率。 2.利用两个808nm激光二极管阵列(laser diode stack)同时从两个端面双端泵浦尺寸为14mm×1m m×12mm的Nd:YVO4晶体,结合500/-350正支混合腔,当泵浦到端面的功率为441W时获得了220W稳定激光输出,光光转化效率为49.9%,在输出功率为202W时两个方向光束质量因子分别为1.7和2.3。相对于以前的单端泵浦结构,双端泵浦的设计充分利用了晶体,扩大了稳定腔的稳区,提高了 泵浦功率极限、输出功率和光束质量。3.直接上能级泵浦技术是通过降低量子亏损的方法减小热负载,从而提高输出泵浦功率极限和光束质量。结合双端泵浦晶体的优势,利用两个880nmLD泵浦单块尺寸为14mm×1m m×12mm的Nd:YVO4晶体,当吸收泵浦功率为710W时,获得了340W激光输出,当输出激光为300W时,测得两个方向光束质量分别为2.2和3.4。 4.对于Innoslab激光器,可以通过增加晶体横向尺寸的方法降低泵浦密度,缓解热效应提高光束质量和泵浦功率上限。利用880nmLD双端泵浦22mm×1m m×12mm晶体结合正支混合腔结构,当吸收泵浦功率为710W时,实现了328W激光输出,当输出功率为300W时,两个方向光束质量为1.7和2.1;880nmLD双端泵浦22mm晶体结合负支混合腔,当泵浦功率为810W时,最高获得416W激光输出,两个方向光束质量分别为3.9和4.7。 5.用数值模拟的方法计算分析了连续种子的放大效率,为实验提供参考;在实验部分介绍了采用0.4W重复频率为80MHz的ps种子经Innoslab放大器进行放大,获得20W的放大激光输出,最大提取效率约为,水平方向和竖直方向光束质量分别为1.5和1.1;用平均功率为4.5W重复频率为79MHz的ps种子经Innoslab板条放大器放大,实现了73W放大激光输出,最大提取效率约为两个方向的光束质量分别为1.5和1.4。 6.940nmLD泵浦Yb:YAG晶体产生1030nm激光是准三能级结构,实验中利用一个球面透镜组对泵浦光进行聚焦,利用端面泵浦板条结合稳腔结构实现1030nm激光输出,当泵浦功率为323W时,实现了86W的多模激光输出。


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