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。同时分析了腔内基波功率、多模光斑半径对非线性晶体温度场的影响。研究结果表明,若腔内基频光功率为500 W、束腰半径为200μm的多模光束辐射到方形KTP晶体时,晶体内的最高温升为83.14℃。研究对于减少百瓦级绿光激光器腔内倍频晶体热效应引起的相位失配,提高百瓦级绿光激光器输出功率起指导作用。

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

KTP晶体热效应与光束质量改善研究

讨论了腔内倍频KTP晶体的热透镜效应,计算了平平谐振腔中KTP晶体在最大泵浦功率为180W时的热焦距为853mm;并在此基础上优化了腔型,改善了光束质量。实验中采用了9个20W的高功率半导体激光器侧面抽运的单Nd:YAG棒、单声光Q开关、高效小曲率凸凸腔内倍频谐振腔结构,对KTP晶体和Q开关采取适当的冷却方式,最终实现了光束质量因子M2达3.16,功率稳定性RMS值为0.781%,平均功率为16W的高功率高光束质量的激光器稳定性运转。

高功率KTP晶体光参量振荡器热效应

采用有限元分析方法对KTP晶体内部3维温度分布情况进行了精确计算。根据参量过程满足的能量守恒条件和动量守恒条件,利用KTP晶体的热光色散方程计算了参量过程中温度对相位匹配角、光波走离角、允许角及晶体的有效非线性系数的影响。结果表明:晶体内温度分布不均匀;在沿着通光方向上晶体截面温度分布不同;加强晶体表面冷却效果,可有效降低温度对相位匹配角、光波走离角、允许角及晶体的有效非线性系数的影响。

百瓦级全固态绿光激光器的实验研究

利用 8 0个 2 0W的二极管呈五角型阵列泵浦Nd∶YAG棒 ,采用KTP晶体 (Ⅱ类相位匹配θ =90° =2 3.6°)腔内倍频、单声光调Q装置、平凹直腔结构 ,在泵浦电流 17.5A、声光调制频率 2 0 .4kHz时获得了平均输出功率为 97W、脉冲宽度 15 0ns的准连续绿光 ;分析了泵浦功率密度及晶体内部温度是影响倍频效率的因素 。

基于侧面热对流的LD泵浦Yb∶KGd(WO_4)_2热透镜效应研究

基于对LD端面泵浦Yb∶KGW激光晶体工作特点的分析,建立了符合条件的激光晶体热模型.考虑晶体侧面的热对流,运用MATLAB和FORTRAN软件,通过有限差分法求解各向异性介质热传导方程,得到了该晶体的温度场分布、端面热形变分布和不同泵浦功率下的热焦距.结果表明:在泵浦功率为14 W时,泵浦面最高温度达272.8℃、最大形变为0.48μm,光斑附近的热焦距为4.8 cm.

LD端面泵浦的高重频Nd:YAG激光器的热效应研究

在LD端面泵浦的高重频Nd:YAG激光器的光泵浦过程中产生的热效应是影响激光输出特性和系统综合性能的重要因素。从热传导方程入手,利用有限元法求得激光晶体中温度稳态分布的数值解,同时对其热透镜效应进行了计算分析,在此基础上运用传播圆—变换圆的图解分析法进行热稳腔的分离参数设计以补偿热透镜效应。该研究为进一步优化激光器设计,提高激光输出的稳定性奠定了基础。

高功率绿光激光器热稳定性的研究

本文报道了对平均功率达110W的高功率、高重复频率全固态绿光激光器热稳定性的研究。针对实验中出现的532nm绿光输出平均功率不稳定的情况,分析了泵浦电流、谐振腔长度等因素的变化对平-凹腔的稳区范围和腔内激光模式特性的影响。理论分析中分别把KTP晶体和Nd:YAG棒看做薄透镜和热透镜,通过计算谐振腔传输矩阵的方法,得到了稳区范围和腔内光束分布情况。实验中采用的泵浦头由80个20W的高效率半导体激光器组成,按照五角形等间距侧面泵浦Nd:YAG棒,采用高效率的声光Q开关,倍频晶体为Ⅱ类相位匹配的KTP晶体(φ=24.7°,θ=90°),最终得到了平均功率为110W的532nm激光输出,实验结果与理论计算符合得很好。

热效应维度对固体激光器输出性能影响的研究

LD端面泵浦固体激光器具有结构紧凑,效率高,输出光质量好等优点,但LD端面泵浦结构下激光晶体内部的温度梯度较大,热效应显著。本文建立了激光增益介质的热传导模型,计算泊松方程,最终求出块状和板条状增益介质内部温度场分布,并求解了热透镜产生后所形成的光程差和其焦距。结果表明,较块状晶体,板条状晶体呈现一维温度场分布,且泵浦中心的温度远低于块状晶体,从而较好的改善了影像输出光质量的晶体热透镜效应。在相同谐振腔和泵浦光参数下,板条晶体泵浦激光器的光束质量的得到明显改善。

全固态914nm激光器研究

介绍了Nd:YVO4晶体的结构和光谱特性,同时对Nd:YVO4晶体的热透镜效应和焦距进行了理论研究,并进一步对Nd:YVO4 914nm激光器的谐振腔进行了设计。

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 1 315 μm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 1 315 μm波长的窗口材料使用 ,氯化钾的光束畸变最严重。