三向侧面泵浦固体激光器中热透镜的研究* 2i#Ekon
陈德东 杨爱粉 文建国 王石语 蔡德芳 过振 `?[,1
(西安电子科技大学 技术物理学院,陕西 西安 710071) OY81|N
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摘要:本文理论分析侧面泵浦固体激光器热透镜效应,详细讨论介质中泵浦光分布和温度梯度分布,提供了热透镜的数值解法。实验研究三向侧面泵浦固体激光器的热透镜,所测实验结果与数值计算结果相吻合。该数值方法为DPL的谐振腔设计提供有效途径。 A9]&w
关键词:激光二极管泵浦固体激光器 热透镜 端面泵浦 侧面泵浦 <w*WL_P
Thermal lensing In three Side-pumped solid-state Laser ?RsPAL
CHEN De-dong YAN Ai-fen WEN Jian-guo WANG Shi-Yu CAI De-Fang GUO Zhen XPdqE`w=$p
(School of Technical Physics, Xidian University, Xi`an, 710071, China) y"7*u
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Abstract: In this paper a theoretical analysis of thermal lensing in side-pumped solid-state laser is made and the distributions of pumping source and temperature gradient are discussed. A numerical solution of thermal lensing is given. Thermal lensing is measured in experiment, which is consistent with the results from the numerical solution. It is a practical way to design the DPL cavity with the numerical solution. 6A=k;do
Key words: Laser-diode pumped solid-state laser, thermal lensing , side-pump, End-pump di+|` O
1 引言 9^H.[t
激光二极管泵浦固体激光器由于其高效,稳定,结构紧凑等特点,获得广泛应用。随着泵浦功率的增加,激光晶体的热效应对DPL性能的影响逐渐表现出来,特别在大功率的情况下,热效应严重地影响着DPL激光输出特性。消除或利用热效应,研究热透镜已成为国内外研究DPL的一个热点[1-5]。 *'H\`@L
二极管泵浦方式有端面泵浦和侧面泵浦。端面泵浦容易获得基模输出,但激光输出功率受限。而侧面泵浦可以获得很高的功率输出,但它的激光模式不好。其主要原因就是热透镜效应,所以对侧泵DPL的热透镜研究就更为重要。 /3hY[#e
DPL的热效应分析比较早[4],对侧面泵浦激光器的热模型研究也比较成熟,但缺少热透镜的定量估算,给DPL谐振腔的设计造成一定的困难。本文研究三个LD以1200等角距侧面泵浦Nd:YAG晶体的三向侧面泵浦激光器热效应,对介质内的温度梯度分布进行分析,对热透镜进行了数值计算,通过实验测量,验证数值测量结果,确定数值计算方法的准确性。 z#`Qfvu6Hi
2 侧面泵浦DPL 中的热效应 |N6.:K[`
2.1介质内泵浦光分布 ;<T,W[3J
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*项目资助:国家重点实验室基金项目(编号:00JS08.1.1.DZ0103) ' e!WZvr
在侧面泵浦DPL中,LD从介质侧面三个等角距方向进行泵浦。这种泵浦结构与端面泵浦结构不同,泵浦光并不集中分布于介质中心。分析单个方向二极管侧面泵浦的光强分布如下(坐标原点定在光束束腰位置)[2] f>Ua 7!b
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式中 是LD沿晶轴每单位长度的功率, a是介质的吸收系数, 是泵浦光束腰半径. 由式(2)给出 y<nPZ<