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在研制输出功率2000W以上,光束参数积小于30 mm<*>mrad的Nd:YAG激光器的大课题背景下,对连续大功率固体激光器包括输出功率稳定性、模式稳定性、工作区域稳定性等方面进行了研究分析了激光器单元模块稳定性的影响因素,研究了四棒串接的大功率 Nd:YAG激光器放置方式对稳定性的影响、晶体棒热焦距对稳区范围的影响及热焦距不匹配的补偿方法。在实验中采取调整泵浦功率的方法来匹配各个晶体棒的热焦距使激光器在整个工作区域内稳定输出,对固定功率下每次输出功率的稳定性和八小时连续工作下的输出稳定性进行了实验测量,不稳定度均小于2%。实验中发现热焦距的匹配对输出光束的光束质量和光斑的形状都具有重要的影响,在热焦距不匹配时,无法使不同输入功率下的光束光斑都达到比较对称。
对大功率激光束的成像变换理论、聚焦特性进行了研究,讨论了光纤的耦合条件和影响光纤耦合效果的几种不利因素。发现光束质量是影响耦合效率的一个主要因素,扩束系统的透镜焦距及透镜位置对于耦合效率产生很大的影响。进行了光纤耦合的实验,得到了输入功率为2000W时,最高输出功率1898W,耦合效率为94.90%的实验结果。