Yb：YAG表层增益板条激光器高效输出技术研究

论文摘要

激光二极管泵浦的高功率固体激光器,具有效率高、结构稳定、光束质量较好等优点,在军事、工业、医疗等领域具有广泛的应用。传统的圆棒状高功率固体激光器,由于晶体热效应等影响,限制输出功率,降低光束质量,板条和薄片等增益介质能够有效抵消晶体内部的温度梯度,更适合应用于高功率固体激光器。结合板条和薄片状增益介质的优点,设计了新型表层掺杂板条,准三能级Yb:YAG材料作为增益介质,来提高单模块的输出功率,进而提高激光器输出效率。本文从理论上分析了影响表层增益板条激光器输出的因素,对室温条件下运转的激光振荡器和放大器进行理论分析和实验研究,采用条纹镜/偏振片复合拼接的泵浦耦合系统,实现Yb:YAG表层增益激光器的高效输出。通过对比Nd:YAG和Yb:YAG晶体的能级结构特点,作为准三能级的Yb:YAG晶体,更适合于高功率连续激光器运转;此外,在激光作用过程中,放大自发辐射或寄生振荡会严重影响激光器的输出功率和光束质量,简单分析了抑制寄生振荡方式;同时,对激光光束在板条内部填充因子进行理论分析,板条切割角度为45°,入射角为22°,来保证光束在板条内部有较大的填充比;最后,为了提高泵浦功率密度,采用条纹镜/偏振片复合拼接的泵浦耦合系统,大、小两种泵浦耦合结构,泵浦功率密度分别达到43kW/cm~2和50kW/cm~2。通过以上的分析,完成了激光器输出功率和效率的数值模拟。在激光器的理论及实验研究中,大板条尺寸为120mm×28mm×2mm,用于表层增益激光振荡器,小板条尺寸为67 mm×11 mm×1.7 mm,用于激光放大器。对于激光振荡器:为验证其输出能力,低重频运转,输出激光能量达20.54J,光光转换效率高达50%;连续激光器运转,在泵浦功率为25kW时,输出功率达7.01kW,光光转换效率为28%;对于激光放大器:泵浦功率达11kW,种子光功率200W条件下,单双通提取输出功率分别为1.6kW和2.6kW,光光转换效率为12.8%和22%。实验没有测试输出激光的光束质量,这里用波前来衡量,激光振荡器和放大器测得透射波前的峰谷值分别为0.85μm和1.3μm,结果表明表层增益板条所引起的波前畸变较小,有希望获得高光束质量输出。所得到的实验结果与理论分析较一致,若进一步改善相关工艺,表层增益板条增益介质有望实现更高功率、高效率的激光输出。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李宁

导师: 唐晓军

关键词: 表层增益,放大自发辐射,填充因子,空间,偏振拼接

来源: 中国电子科技集团公司电子科学研究院

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 中国电子科技集团公司电子科学研究院

分类号: TN248

DOI: 10.27728/d.cnki.gdzkx.2019.000084

总页数: 67

文件大小: 3417K

下载量: 66

相关论文文献

• [1].掺Yb~(3+)双包层光纤激光器的实验分析[J]. 电子制作 2013(23)
• [2].Y~(3+)掺杂对CaGdAlO_4:Pr~(3+),Yb~(3+)荧光粉的微结构及其量子剪裁发光的影响[J]. 光子学报 2020(05)
• [3].退火工艺对变形高纯Yb微观组织的影响[J]. 金属热处理 2020(05)
• [4].高功率掺Yb~(3+)双包层光纤激光器热过程分析[J]. 激光杂志 2017(09)
• [5].YB系列升级版泥浆泵[J]. 地质装备 2015(01)
• [6].Yb~(3+)浓度对掺铥碲酸盐玻璃的热稳定性及光谱性能的影响[J]. 人工晶体学报 2017(07)
• [7].新型Yb~(2+)掺杂微晶玻璃光谱特性分析[J]. 上海理工大学学报 2010(04)
• [8].掺Yb~(3+)光纤放大器的自发辐射噪声分析[J]. 激光技术 2009(06)
• [9].双端抽运的掺Yb~(3+)双包层光纤激光器中合作发光效应[J]. 光学与光电技术 2008(02)
• [10].浅析商业银行财务风险控制——以YB分行为例[J]. 新经济 2016(30)
• [11].YB地区非常规页岩气藏测试评价技术探讨[J]. 中国石油和化工标准与质量 2012(03)
• [12].大模面积掺Yb~(3+)七芯光子晶体光纤的设计[J]. 光学学报 2010(09)
• [13].超短脉冲掺Yb~(3+)光纤放大器实验研究[J]. 光子学报 2008(03)
• [14].掺Yb~(3+)双包层光纤激光器的研究进展[J]. 激光技术 2014(02)
• [15].YB公司财会人员绩效考核方案设计[J]. 国际商务财会 2013(02)
• [16].YB系列防爆电机抱轴故障原因分析[J]. 设备管理与维修 2013(04)
• [17].稀土元素Yb在镁合金中的改性作用[J]. 铸造 2014(05)
• [18].Yb~(3+)掺杂磷酸盐玻璃光纤与1.06μm单频激光器的研制[J]. 光学学报 2010(07)
• [19].同步分泌高效纤维素酶和木聚糖酶菌株YB的鉴定及其酶学性质研究[J]. 生物技术通报 2020(02)
• [20].Yb~(2+)掺杂对荧光粉BaMgSiO_4:Eu~(2+)发光性能的影响[J]. 淮阴师范学院学报(自然科学版) 2016(03)
• [21].BaMgF_4:Er~(3+),Yb~(3+)上转换纳米晶的合成及其发光性能研究[J]. 物理学报 2014(15)
• [22].基于偏振滤波原理的宽可调谐掺Yb~(3+)环形光纤激光器[J]. 中国激光 2010(04)
• [23].30W连续波掺Yb~(3+)光纤激光器的研制[J]. 山东科学 2009(06)
• [24].一种基于增益调制技术的全光纤化脉冲Yb光纤激光器[J]. 光子学报 2013(01)
• [25].被动调Q掺Yb~(3+)激光材料固体微片激光器的研究进展[J]. 中国激光 2010(09)
• [26].掺Yb~(3+)铝硅酸盐玻璃纤芯的光子晶体光纤[J]. 激光技术 2017(05)
• [27].YB菌株生化需氧量的测定及对河豚毒素毒性的响应[J]. 安徽农业科学 2012(09)
• [28].掺Yb~(3+)双包层大模场面积微结构光纤光谱特性的研究[J]. 光谱学与光谱分析 2011(09)
• [29].闪锌矿结构YB的半金属性的第一性原理研究[J]. 材料导报 2017(S1)
• [30].YB地区古近系地层套管变形原因探讨[J]. 中国石油和化工标准与质量 2014(03)

标签：表层增益论文;  放大自发辐射论文;  填充因子论文;  空间论文;  偏振拼接论文;