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激光二极管(Laser Diode,简称LD)泵浦的固体激光器由于具有高效率、结构紧凑、输出稳定、长寿命和全固态等独特的优点,在军事、工业、医学和科研等方面具有广泛的用途,近年来成为国际激光领域的研究热点。尤其是大功率红绿蓝三基色激光器,在大屏幕、高清晰彩色显示方面有着巨大的应用前景。但是国内对LD端面泵浦的高功率倍频激光器的研究与国外差距很大。本论文对LD端面泵浦Nd∶YVO4/KYP腔内倍频532nm绿光在大功率运转下进行了理论分析和实验研究;在泵浦功率为24.56W时,获得了4.68W的532nm绿光输出。论文的主要内容可归结为以下几个方面: 1、论文概述了LD泵浦固体激光器的发展历史、发展趋势,及国内外LD端面泵浦的Nd∶YVO4晶体腔内倍频绿光激光器的最新研究状况;并对适合LD泵浦的晶体进行了总结和分类,最后分析了目前LD泵浦固体激光器的研究热点和应用前景。 2、以空间相关的四能级速率方程理论为基础,对LD端面泵浦的固体激光器输出特性进行了理论分析:从泵浦光的聚焦位置、光束发散角,泵浦光、振荡光光斑大小和输出耦合率等方面对腔模匹配进行了讨论和数值模拟;并对腔内二次倍频特性进行了理论分析和数值模拟,为实验研究提供了理论依据。 3、针对大功率端面泵浦条件设计了热稳折叠腔。根据激光晶体热效应模型,从热透镜效应和热致损耗两方面分析了晶体热效应随着泵浦功率的变化及对大功率固体激光器的影响;得到等效薄透镜模型和适当增大泵浦光光斑和减小泵浦光密度减小晶体热效应的谐振腔设计原则。根据热稳腔设计原则,利用薄透镜模型和标准传输矩阵理论,对谐振腔参数进行了数值计算,设计了能克服热效应影响、不含任何附加像散补偿元件、适合于大功率LD端面泵浦的热稳腔。 4、对大功率LD端面泵浦Nd∶YVO4/KTP腔内倍频绿光激光器进行实验研究。分析了KTP晶体相位匹配特性,采用前面设计的适合于大功率LD端面泵浦的典型热稳腔,KTP晶体腔内倍频,获得高效、高功率、稳定的TEM00模绿光输出。在尾纤输出泵浦功率为24.56W时,最大获得4.68W的532nm绿光输出,光—光转换效率为19.06%。