激光二极管阵列侧泵浦Nd:YAG板条的热效应

为解决激光二极管阵列侧泵浦激光板条引起的热效应问题,通过对侧泵浦板条温度场与热形变场分布的解析研究以及对激光二极管阵列侧泵浦激光板条工作状态的分析,建立了符合实际情况的热模型,提出了求解Poisson方程的新方法,得到了侧泵浦板条温度场与热形变场的一般解析表达式。以Nd:YAG板条为例,分析了侧泵浦Nd:YAG板条温度场、热形变场的分布情况。并结合全固态激光器的设计需要,定量研究了激光二极管阵列取不同泵浦功率与不同泵浦光斑时Nd:YAG板条的温度场分布情况。计算结果表明:使用输出功率为30 W的激光二极管阵列侧面泵浦Nd:YAG板条,若耦合到板条侧面的高斯光斑半径为150μm、板条钕离子掺杂质量分数为1.0%时,板条泵浦面具有102.3℃的最高温升,泵浦面与通光端面产生1.54μm和2.66μm的最大热形变量。激光板条温度场解析方法解决了使用数值分析法造成研究精确度不高的问题,该方法还可以应用到激光系统的其他热问题研究中,为减弱激光系统中的热问题提供理论依据。

LD阵列面状泵浦Nd:YAG板条激光器实验研究

在国内研制的大型二极管泵浦阵列和大功率二极管脉冲驱动源的基础上,设计了二极 管阵列面状泵浦22×6×123mm3Nd:YAG板条聚光腔结构,测量了板条泵浦均匀性,对不同泵 浦功率下的能量转换特性等进行了实验研究,取得最高光-光转换效率为25．5％实验结果, 为高泵浦功率下的放大打下了一定的基础。

输出功率11kW的高功率固体板条激光器介质热分析

为研制高功率的板条功率放大模块,对Nd∶YAG板条激光器的增益介质的热结构进行了研究。采用有限元方法仿真了高功率激光二极管阵列端面抽运Nd∶YAG板条介质的温度、应力分布,数值模型考虑了抽运光在介质内的不均匀分布。结果表明,板条介质掺杂和未掺杂结合部位温度和应力最高,是整个板条介质的薄弱环节,应优化设计避免板条破裂。以此为参考设计高功率放大模块,而后搭建激光放大链路,种子光功率2.5 W,通过一级预放模块四程放大后,再经过四级功放模块双程放大,实现了11 kW激光输出。实验中测量了高功率抽运条件下增益介质的温度分布,与数值仿真结果基本符合。