脉冲LDA侧面泵浦大能量Nd:YAG激光器时变热效应分析

韩耀锋; 张若凡; 杨鸿儒; 段园园; 雷俊杰, 强激光与粒子束 2015年06期 , 期刊

建立了激光二极管阵列(LDA)侧面泵浦棒状Nd:YAG增益介质时变热效应理论计算模型。采用有限元Ansys软件模拟分析了脉冲LDA侧面泵浦大能量固体激光器的时变热效应特性。研究结果表明,所研究的脉冲LDA侧面泵浦大能量Nd:YAG激光器热效应具有时变特性,介质横截面内中心点处的稳态温度场分布随时间呈锯齿形周期变化,锯齿形变化频率为LDA泵浦频率,脉冲LDA泵浦参数对介质稳态温度场分布有较大影响。分析和计算了介质内热梯度、应力双折射以及激光晶体端面效应等导致的晶体热透镜焦距。...


高功率连续光纤激光器全局优化的研究

胡旭东, 北京交通大学 发表时间:2015-01-01 博士

...简单打靶法以及新颖简单控制策略打靶法,实现端面泵浦掺镱高功率光纤激光器的特性分析,有效解决了常规算法初始估计值设置不合理所导致的收敛性问题。基于bvp6c的数列切换法(NSTM-bvp6c)被发现优于NSTM-bvp4c和NSTM-bvp5c。在优秀的初始估计值函数中,对所有的光纤长度、掺镱离子浓度、输出信号反射率及泵浦功率,斜率效率关键估计值小于0.3。新颖简单控制策略打靶法提供了一种具有清晰物理理解的方法,通过随机函数取得泵浦阈值功率与精确解。2.提出了优秀初始估计函数...


高功率全光纤激光器光纤耦合关键技术研究

董繁龙, 北京工业大学 发表时间:2016-06-17 博士

高功率全光纤激光器的关键技术主要有:半导体泵浦源技术,双包层光纤技术,光纤耦合技术,光纤光栅及终端输出技术。其中,光纤耦合技术作为激光器的核心技术之一,其目的是要将泵浦光或信号光高效地耦合到双包层光纤。总的来说,光纤耦合技术主要有两种:锥形光纤束端面耦合技术和侧面光纤耦合技术。然而,目前用于高功率条件下的光纤耦合器大多需要国外进口。因此,研制国产高功率光纤器件及基于国产器件的高功率光纤激光器对中国光纤激光技术的发展具有重要的战略意义。主要对几种特殊波导光纤的模场特性、锥形光...


高功率、高光束质量侧面泵浦固体激光主振荡功率放大器

亓云轩, 浙江大学 发表时间:2014-06-09 硕士

...应用这一理论在实验中搭建了高功率、高光束质量的侧面泵浦固体激光主振荡功率放大器。激光器中的热效应一直是固体激光技术研究中的一个重要课题,尤其是在高功率工作的情况下,热效应的影响尤为显著。本文第二章对侧面泵浦的棒状Nd:YAG激光晶体的热效应进行了理论分析,并重点对Nd:YAG激光晶体的热致球差效应进行了详细的理论分析,对球差效应的产生、影响因素、对激光器以及激光放大器的影响进行了详细阐述。为了补偿Nd:YAG晶体的球差效应,以往常用的补偿方法主要为使用非球面透镜或者相位共轭...


LD侧面泵浦棒状Nd:YAG激光器的热效应研究

张超, 长春理工大学 发表时间:2012-03-01 硕士

...广泛应用于医学、激光通讯、激光加工等领域。由于泵浦光场和冷却液体的共同作用,直接导致激光工作物质内部形成温度梯度分布,进而产生热透镜、热应力双折射等热效应,严重制约着激光器的发展。针对目前热效应方法中存在的假设条件过多化,模拟简单化,分析片面化等问题,文中通过建立热分析模型,利用ANSYS有限元法模拟LD侧面棒状Nd:YAG晶体内部温度,提出温度场均匀性判断方法,建立热应力双折射补偿方案,并通过实验给予验证。主要研究内容如下(1)依据LD侧面泵浦棒状NdYAG激光器的基础理...


大模场双包层光纤侧面泵浦耦合关键技术研究

谭祺瑞, 北京工业大学 发表时间:2016-06-20 博士

...到了一个蓬勃发展的时期。在高功率光纤激光器中,泵浦光耦合进大模场双包层光纤的泵浦方式主要有两种:端面泵浦侧面泵浦。对于端面泵浦方式,泵浦光容易对双包层光纤的端面熔点造成损伤,另外当高功率光纤激光器用于工业加工时,加工区域存在的反射光在经过端面熔点时会对泵浦源造成损伤。对于侧面泵浦方式,耦合点不受限制、耦合点通过功率较小,有效解决了端面泵浦的问题,较易实现高功率输出。但侧面泵浦相对于端面泵浦工艺难度大,其性能还有待提高,如信号光插入损耗为0.5dB,泵浦光传输效率为90%,...


脉冲LD侧面泵浦棒状Nd:YAG激光器的时变热效应研究

韩金樑, 长春理工大学 发表时间:2016-03-01 硕士

激光二极管(LD)泵浦固体激光器有着小型化、高效率、波段范围覆盖广、使用寿命长、结构紧凑、能够进行直接进行调制等优点,在材料加工、光纤通信、医疗诊断以及军用方面等都有着广泛的应用。但是由于激光器热效应的存在,严重的影响了输出激光的光束质量,限制激光器的发展。本论文以LD侧面泵浦棒状Nd:YAG脉冲激光器为例,基于热传导理论建立脉冲LD侧面泵浦Nd:YAG激光器时变热传导方程,通过Matlab软件模拟分析LD泵浦参数以及激光晶体参数对激光器热效应的影响,提出补偿热效应的方法并...


LD侧面泵浦高能量电光调QNd:YAG激光器的研究

韩晓辉, 北京交通大学 发表时间:2012-06-01 硕士

激光二极管(LD)侧面泵浦全固态电光调Q Nd:YAG激光器具有高重复频率、高峰值功率、窄脉宽输出的特点,是激光技术领域中一个非常重要的研究课题,在军事国防、工业加工、激光医疗、科学研究等领域具有十分广阔的应用前景,尤其是脉宽小于1ns的固体激光器,在激光微加工、非线性光学、光电对抗、激光雷达和激光三维成像、DNA分析、生物化学、污染监测等研究领域有着广泛的应用。本文在调研了国内外激光二极管侧面泵浦电光调Q Nd:YAG全固态激光器的研究状况、发展趋势、研究成果和应用领域的...


高功率LD侧泵准连续腔内倍频全固体绿光激光器研究

陈浩伟, 西北大学 发表时间:2008-06-30 博士

...国际激光产业新的开发及应用热点。本论文以“LD侧面泵浦腔内倍频全固态准连续绿光激光器”为研究中心,对激光工作物质内增益分布特性、温度分布特性、热透镜效应、热致双折射效应的原理及特点进行了研究;研究了大功率全固体激光谐振腔的动态特性;对采用内腔倍频方式工作的“LD侧面泵浦双棒串接腔内倍频全固态准连续185W绿光激光器”进行了系统的实验研究,并对其实现产品化进行了理论分析和实验研究。论文工作的主要成果如下:1、回顾了全固态激光器的发展过程,综述了国内外绿光激光器的研究进展。2、...


二极管泵浦固体激光器中泵浦效果的分析与评价

林林, 西安电子科技大学 发表时间:2012-06-01 博士

论文针对激光二极管泵浦固体激光器的泵浦效果进行了分析和讨论,提出了相应的评价参数。泵浦光进入晶体,其部分能量在晶体中被吸收并转化为热耗,引起晶体的热效应。晶体的热效应是影响DPL性能的重要因素。针对侧面泵浦方式,研究了晶体内泵浦光纵向、径向和切向不均匀分布对热透镜效应的影响。依次讨论了由泵浦源bar条上不同的LD纵向空间占空比导致的、晶体内不同径向半径的圆环、相同圆环中的不同切向位置的热透镜效应,其后结合速率方程,理论分析了泵浦光的不均匀分布对振荡光光束质量的影响;针对端面...


二极管侧面泵浦倍频固体激光技术研究

赵鸿, 中国科学院西安光学精密机械研究所 发表时间:2001-05-01 博士

激光二极管泵浦固体激光器(Semiconductor Diode-Pumped Solid-StateLaser)是用激光二极管(Laser Diode)代替闪光灯泵浦固体激光增益介质的激光器。与传统的灯泵浦固体激光器相比,它具有效率高、寿命长、结构紧凑、稳定可靠等特点,是新一代固体激光技术发展的主流。 本论文以“二极管侧面泵浦倍频固体激光技术”为中心,对二极管侧面泵浦条件下,激光工作物质内增益分布特性、温度分布特性、热透镜效应、热致双折射效应的原理及特点进行...


LDA侧面泵浦固体激光器泵浦结构参数优化

韩耀锋; 张若凡; 刘国荣; 杨鸿儒; 李军芳; 刘芳; 李永锋; 刘晓英, 应用光学 2014年05期 , 期刊

为LDA侧面泵浦Nd∶YAG棒状固体激光器的优化设计、参数选取及后续试验提供了理论依据和参考,建立了环形侧面泵浦棒状介质泵浦光场分布数值计算模型,研究了LDA侧面泵浦固体Nd∶YAG激光器泵浦光场的分布特点。模拟分析了LDA的bar间距、玻璃管厚度、激光晶体半径等几个主要泵浦结构参数对泵浦光场分布的影响。通过对不同泵浦参数下泵浦光分布特性的数值计算,优化了LDA侧面泵浦固体激光器的泵浦结构参数,优化后的仿真结果表明:在泵浦距离为2mm条件下,晶体直径为4mm,玻璃管套筒厚度...


LD侧面泵浦Nd:YAG高功率紫外激光器

刘慧, 湖北工业大学 发表时间:2015-06-01 硕士

...外光源中使用频率最高的。全固态紫外激光器有端面泵浦侧面泵浦两种常见结构,与侧面泵浦相比,端面泵浦的转换效率更高、输出光束的质量更好,多数商业化全固态紫外激光器采用此种结构,国内华日等几家公司都开发了激光二极管(LD)光纤耦合端面泵浦的商用355nm紫外激光器。侧面泵浦虽然效率略低,但结构紧凑,模块标准化,成本低,易实现高功率输出。本文充分利用侧面泵浦激光器的功率优势,采用标准化细棒径侧面泵浦的耦合模块,通过谐振腔模拟优化基模振荡光束与晶体棒直径匹配实现激光器近基模输出,并...


LD脉冲侧面泵浦Nd:YAG/LBO腔外倍频电光调Q绿光激光器的研究

范晶晶, 西北大学 发表时间:2010-06-30 硕士

...器的报道都集中于灯泵或端泵的激光器,而对半导体侧面泵浦窄脉宽绿光激光器报导不多,本文主要研究了以下几部分内容:1、介绍了电光调制的物理基础,讨论了几种常用的电光晶体KD*P.BBO.LiNb03. RTP.LGS的特性,接着从脉冲激光器的输出特性出发,阐述了调Q技术的基本原理,从电光调Q速率方程出发,分析了影响电光调Q脉冲激光器参数的因素,谐振腔内的光子数、调Q脉冲的峰值功率,输出的能量及单脉冲能量的利用率,调Q脉冲的时间输出特性。给出了KD*P晶体退压式和加压式的光路图,...


分布式侧面耦合包层泵浦光纤激光器研究

黄值河, 国防科学技术大学 发表时间:2015-03-01 博士

...,但是其功率的进一步提升面临重大挑战;而分布式侧面耦合包层泵浦(Distributed Side-Coupled Cladding-Pumped,DSCCP)光纤是一种有望突破限制,实现功率进一步提升的新型光纤。然而相关研究的国际报道极为有限,国内的研究报道几近空白。因此,论文基于分布式侧面耦合包层泵浦光纤传输特性的研究,设计和研发分布式侧面耦合包层泵浦光...


双包层光纤的侧面泵浦耦合技术

韦文楼; 欧攀; 闫平; 巩马理; 肖力敏, 激光技术 2004年02期 , 期刊

泵浦耦合技术是获得高功率光纤激光器的关键技术之一。双包层光纤侧面泵浦耦合技术通过双包层光纤侧面泵浦光耦合入内包层 ,相对于光纤端面泵浦耦合技术有很多优点。针对于双包层光纤激光器的特点 ,已经发展了多种光纤侧面泵浦耦合技术。概述了目前已经在实验中采用的光纤侧面泵浦耦合技术 ,并就各自的特点进行了比较...


LD侧面泵浦多晶Nd:YAG陶瓷BBO电光调Q窄脉宽绿光、紫外光激光器研究

白杨, 西北大学 发表时间:2010-06-30 博士

将半导体激光阵列侧面泵浦增益介质技术、非线性频率转换技术、调Q技术结合起来的新型全固态激光器可以实现高功率、高重复率、窄脉冲宽度、波长范围从中远红外—可见光—深紫外的高质量脉冲激光输出,并且与气体、液体、化学、自由电子等传统激光器相比,具有结构紧凑、能量转换效率高、可靠性高、重量轻、光束质量好等优点,因此一直处于激光科学技术研究的前沿,并已广泛应用于工业精密加工、医疗卫生、激光通信、激光雷达、激光测距、热核反应等诸多领域。为获得高重复频率、高峰值功率、窄脉冲宽度的532nm...


LD侧面泵浦全固态266nm准连续紫外激光器的研究

张昕, 西北大学 发表时间:2009-06-30 硕士

LD泵浦全固态激光器因有诸多优点而成为激光技术领域的一个重要分支。目前,LD泵浦全固态激光技术在多个波段已经非常成熟,且有产品出售。但短波长紫外激光器却十分少见,且多数仅停留在实验室阶段。在此,本文围绕LD泵浦全固态266nm紫外激光技术进行了研究。具体如下:1、回顾了全固态激光器的发展过程,重点介绍了全固态紫外激光器的实现方法和国内外最新研究进展及其应用。2、从麦克斯韦方程组出发,在推导了准单色平面波三波耦合方程后,通过非耗尽近似得到倍频转换效率公式,并对其进行了分析;阐...


粗糙表面散热模型及其在激光器热分析中的应用

刘海强, 西安电子科技大学 发表时间:2012-11-01 博士

本文研究了激光二极管端面泵浦固体激光器中采用金属热沉夹持圆棒晶体散热时的相关热效应问题。实际中,通常采用两块金属热沉夹持圆棒状激光晶体散热,晶体棒与热沉的接触面具有一定的粗糙度。由于圆棒晶体的特殊结构,装配压强在晶体侧面形成不均匀分布,在晶体棒侧面产生非轴对称的接触热导。对于轴对称的高斯型泵浦光分布,晶体棒侧面散热的不均匀导致晶体棒温度呈非轴对称空间分布,在晶体中产生随圆周发生变化的热效应。本文的研究重点是建立圆棒晶体与热沉间的接触散热模型,研究热界面物质厚度、热沉装配压力...


太阳光泵浦激光器侧面泵浦效率的提高

关哲; 赵长明; 杨苏辉; 徐鹏; 张逸辰; 张海洋, 强激光与粒子束 2014年12期 , 期刊

太阳光泵浦激光器直接利用太阳光作为泵浦源,实现了太阳光能量到激光能量的直接转化。设计了分腔水冷型金属锥形泵浦腔,以直径8mm,长115mm的Nd:YAG晶体棒作为激光工作物质,用有效面积1.03m2菲涅尔透镜会聚太阳光,实验获得了23.7 W的稳定激光输出,斜效率为7.87%。通过对比实验,改进后的分腔水冷型太阳光泵浦激光器较原有锥形腔激光器有55.92%的激光输出功率提升。分别从侧面泵浦光在冷却水中的吸收损耗以及其耦合效率等方面对新型腔体结构进行了分析,证实了分腔水冷型腔...


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