【摘 要】
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激光二极管（LD）泵浦的固体激光器具有结构简单、体积小、成本低、效率高、稳定性高以及使用寿命长等优点。LD泵浦的薄片激光器使用背面散热方式,在泵浦光接近平顶分布时,晶体内的热流呈一维轴向分布且热流方向与激光方向一致,只在晶体的轴向存在温度梯度,而无径向的温度梯度,相对于棒状、板条、光纤激光器具有较低的热效应。这使得薄片激光器在进行高功率运转时仍然可具有高光束质量的激光输出。Nd:YAG晶体具有高热
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激光二极管（LD）泵浦的固体激光器具有结构简单、体积小、成本低、效率高、稳定性高以及使用寿命长等优点。LD泵浦的薄片激光器使用背面散热方式,在泵浦光接近平顶分布时,晶体内的热流呈一维轴向分布且热流方向与激光方向一致,只在晶体的轴向存在温度梯度,而无径向的温度梯度,相对于棒状、板条、光纤激光器具有较低的热效应。这使得薄片激光器在进行高功率运转时仍然可具有高光束质量的激光输出。Nd:YAG晶体具有高热导率、低阈值等优点,所以,也常用于作为薄片激光器的工作物质。本文主要使用Nd:YAG薄片晶体作为增益介质,对其连续输出以及结构参数对其脉冲输出特性的影响进行了研究。本文首先通过构建薄片激光器的散热结构物理模型,并为其定义相应的边界条件,利用有限元分析软件Comsol对薄片晶体温度进行模拟仿真研究。对热沉材料的热导率对薄片晶体的温度影响进行了模拟仿真,并对晶体表面最高温度随泵浦功率、泵浦半径、传热系数、热沉厚度以及复合晶体中未掺杂晶体厚度的变化进行了模拟仿真研究,最后对泵浦功率对晶体热焦距的影响进行了数值计算。对薄片激光器谐振腔的结构参数进行了设计,对四能级速率方程进行了理论推导,给出了激光器输出参数的表达式,并对泵浦光与振荡光面积之比对激光器输出特性影响进行了计算。构建双程抽运薄片激光器物理模型,使用LASCAD对其单模式以及多模式运转下的输出特性进行了仿真研究,并对其模式进行了动态分析。对被动调Q薄片激光器的调Q速率公式进行了推导,并给出了其输出参数表达式,通过用Matlab对被动调Q速率方程求数值解,对被动调Q薄片激光器的结构参数(输出镜反射率,Cr4+:YAG透过率,泵浦速率,抽运程数,Nd:YAG厚度,Nd:YAG中振荡光光束半径,Nd:YAG与Cr4+:YAG中的振荡光光束面积之比,泵浦光斑半径,谐振腔腔长)对输出特性的影响进行了数值仿真,以达到优化被动调Q薄片激光器结构参数设计的目的。
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