LD泵浦全固态激光器的设计与实现

论文摘要

全固态紫外激光器在精密加工业、生物医学、科学研究、激光武器等方面都有重要的作用，因效率高、结构紧凑、光束质量好等优点而成为国内外研究的热点。本论文基于市场和科学研究的需求，想设计出一种实用型的并且能工业化的紫外激光器。课题先概述全固态紫外激光器的应用领域以及国内外研究的状况，诠释了研发紫外激光器的必要性与重要性。然后对激光速率方程、调Q技术、非线性频率转换等关键原理进行论述。再次介绍了常见的激光晶体和非线性晶体，通过比较选择Nd:YVO4、KTP、LBO作为实验所需的晶体。最后从常见的几种腔形结构中选出最适合我们设计标准的V型结构，并对该腔形的热透镜效应、腔长、晶体尺寸进行了分析与计算；选择了端面泵浦、腔内倍频并设计了非线性晶体的冷却方式。本课题主要工作以及创新点可以总结如下：(1)通过几种常见冷却方式的比较，选择了半导体以及传导冷却的方式，并设计出一套非线性晶体冷却系统，该系统可以固定晶体并且晶体可调，温度实时监测，可控性高；(2)对谐振腔腔长、晶体尺寸等参数进行分析，设计出可行性的腔形结构；(3)在端面泵浦条件下，采用折叠腔形结构，输入电流30A左右，重复频率为40kHz时获得了平均功率2.81W、脉宽35ns的532nm脉冲绿光输出；以及比较稳定输出的355nm紫外光500mW。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 固体紫外激光器的应用领域
• 1.3 固体紫外激光器的发展情况
• 1.4 论文研究的意义、目的以及主要工作
• 2 理论基础
• 2.1 激光速率方程
• 2.2 调 Q 速率方程
• 2.3 非线性变频理论及技术
• 2.4 本章小结
• 3 紫外激光器总体方案设计
• 3.1 激光增益物质的选择
• 3.2 非线性晶体的选择
• 3.3 激光器谐振腔腔型的设计
• 3.4 调 Q 方式的选择
• 3.5 泵浦方式的选择
• 3.6 本章小结
• 4 LD 端面泵浦全固态紫外激光器实验系统优化设计
• 4.1 增益物质热透镜分析
• 4.2 V 型谐振腔腔长的优化
• 4.3 非线性晶体尺寸的设计
• 4.4 半导体冷却系统的设计
• 4.5 本章小结
• 5 LD 端面泵浦全固态激光器的实验研究
• 5.1 532nm 固体脉冲激光器实验平台搭建
• 5.2 连续 355nm 固体激光器实验平台的搭建
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献