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高重复率窄脉冲的全固态激光器在激光微加工领域以及激光雷达、测距、成像等空间领域都具有广阔的应用前景和巨大的市场需求。利用电光调Q方式可以获得窄的激光脉冲和大的脉冲能量,且具有较好的稳定性。但由于驱动源和调Q元件本身的限制,以及腔内插入偏振元件而导致的较大的退偏损耗,电光调Q通常只适合于低重复率运转。近年来,利用电光调Q方式进行高重复率调Q的实验研究虽然取得了一定的进展,但国际上的报道或者侧重于调Q晶体本身,或者以具体的激光器和谐振腔结构为重点,对高重复率电光调Q的系统研究工作还比较少。本论文围绕这一课题进行了较为细致的研究。
论文第一章通过文献调研对全固态激光器的发展历程和趋势进行了概括论述,并对高重复率窄脉冲激光器的应用背景和实现方法进行了分析,据此提出本论文的研究方向和研究内容。
第二章考虑放大自发辐射的影响对速率方程进行修正,并通过速率方程的求解和优化分析放大自发辐射对调Q激光器输出性能的影响。
第三章首先针对激光二极管端面泵浦的情形,考虑LD空间分布特性及泵浦参数对上能级储能的影响,为实现最佳泵浦条件提供指导;接下来将调Q速率方程的解针对LD连续端面泵浦条件进行修正,分析连续泵浦时调Q速率方程解的特性及其对重复率的函数关系。
第四章为热分析,首先给出了一种LD泵浦固体激光器中泵浦光分布的模拟方法,接下来对热透镜效应进行了讨论,最后利用LasCAD软件对激光器进行了热分析,计算出了热透镜焦距(并和实验测量结果进行了比较)。
第五章为实验工作,首先通过分析高重复率调Q的限制因素,选择增益介质和调Q晶体、制作高重复率驱动电路,对实验进行了整体设计;接下来重点研究了利用LGS晶体在0~10kpps重复率下进行电光调Q的输出特性,并将实验结果和理论计算结果进行了比较;最后对LGS晶体的压电效应进行了测量,分析了利用LGS晶体进行更高重复率调Q的可行性,并在20kpps重复率下进行了初步实验。
在论文的第六章,对影响调Q输出性能的其它因素进行了分析。最后对全文进行了简单总结,指出了论文中的不足之处并提出了可能的改进方案。