论文部分内容阅读
半导体侧向泵浦固体激光器是目前激光器件领域研究的热点。但是，随着它向更高功率的发展，固体激光工作物质的热效应问题成了该类器件发展的瓶颈。热效应问题不仅限制激光功率的提高，而且严重影响激光的光束质量。本论文系统研究侧向泵浦固体激光器的热效应问题，主要研究内容和相关的结果是：
(1)基于固体激光器及其热效应的理论模型，计算并分析了热透镜焦距和恒压泵浦源泵浦电流的关系。采用“非稳定腔”方法实验测量了热透镜焦距，通过实验与理论的拟合，得到热透镜焦距和泵浦电流之间的函数关系式。
(2)根据高斯光束传输矩阵和ABCD法则，推导出热透镜F-P腔的稳定性条件以及腔内激光棒中心处和输出镜处基模高斯光束参数的的表达式。
(3)在腔的热稳定性条件和腔内基模振荡理论的基础上，实验研究了动态热透镜效应对激光输出和稳定性的影响。结果表明：对称腔具有更好的热稳定性。而在非对称腔的热稳定区边缘，激光的基模体积增大，振荡占优，极大地改善了激光输出的光束质量。
(4)在上述理论和实验研究的基础上，考虑热透镜效应影响的情况下进行了谐振腔的优化设计。利用F-P腔结构，选取输出镜透过率为10％，测量了不同谐振腔结构时激光输出功率，光束质量和腔的热稳定等特性。在非对称腔的稳定区边缘，获得了相对较高的激光功率(8.5瓦)和好的光束质量(M2因子为4.6)。
(5)提出理论容限M2因子的概念，它描述腔内能够振荡的最高阶模所对应的理论M2因子。解释了稳定区边缘对多模的抑制和对光束质量的改善作用。