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分类号：TN242UDC：D10621-408-(2015)0896-0密级：公开编号：2011031005成都信息工程大学学位论文端面泵浦Nd:YAG板条激光器仿真设计论文作者姓名：张博欣申请学位专业：电子科学与技术申请学位类别：工学学士指导教师姓名（职称）：何修军（副教授）论文提交日期：2015年05月26日端面泵浦Nd:YAG板条激光器仿真设计摘要端面泵浦Nd:YAG板条激光器以高增益、高效率、低阈值的优点被广泛研究与应用。本文简述了固体激光器的研究现状与发展，从激光基本原理出发，了解板条激光器的结构与理论分析。运用LASCAD软件仿真，对端面泵浦Nd:YAG板条激光器进行仿真设计。改变参数条件，对板条长度、入射泵浦功率、束腰的光斑尺寸、参考温度、晶体放置位置等6个方面进行了仿真计算。比较温度与折射率特性曲线的变化，以及输出功率的差异。结果得到，板条长度越长激光输出功率越高，左端泵浦比双端泵浦方式输出更高。而透镜的曲率半径都为负的条件下，选择较低的参考温度、较小的束腰的光斑尺寸的同时，要满足很好的温度与折射率特性，又要保证较高的输出功率。仿真实验中对Nd:YAG板条激光器在小功率方面的相关参数研究，对高平均功率板条激光器的研究与发展具有一定的参考意义。关键词：端面泵浦；Nd:YAG；板条激光器；输出功率；LASCADSimulationDesignofEnd-pumpedNd:YAGLaserAbstractTheadvantagesofhighgain,highefficiencyandlowthresholdforendpumpedNd:YAGslablasersarewidelystudiedandapplied.Thispaperbrieflydescribedtheresearchstatusanddevelopmentofsolidstatelaser.Italsointroducedthebasicprinciplesoflaser,thestructureandtheoreticalanalysisofslablaser.Inthispaper,weusedtheLASCADsoftwaretodesigntheend-pumpedNd:YAGslablaser.Wechangedtheparameterconditiontoobtainthesimulationdesign,includingthesesixaspectsthattheslablength,theincidentpumppower,thewaistspotsize,thereferencetemperature,theradiusofcurvatureandsoon.Thedifferenceofthetemperatureandrefractiveindexcurvesandtheoutputpowerarecompared.Theresultsshowedthattheoutputefficiencyofleftend-pumpedisbetterthandouble-pumpedmode.Thelongerthelengthoftheslabis,thehigherthelaseroutputpoweris.Whenthecurvatureradiusoflenswerebothnegative,chooselowertemperatureofreference,thewaistspotsizeshouldsatisfyagoodtemperatureandtherefractiveindexcharacteristics,andalsotoensurethehighoutputpower.Inthesimulationexperiment,StudiedonthecorrelationparametersofNd:YAGslablaserwiththesmallpower,havereferencevalueoftheresearchanddevelopmentofhighaveragepowerslablaser.Keywords:Nd:YAG;Slablaser;endpumped;pumpingpower;LASCAD目录论文总页数：26页1引言.............................................................................................................................................12激光基本原理.............................................................................................................................12.1光与物质的相互作用.......................................................................................................12.2激光产生的条件...............................................................................................................52.3激光器的构成...................................................................................................................53Nd:YAG板条激光器.................................................................................................................83.1Nd:YAG晶体.................................................................................................................83.2板条激光器.....................................................................................................................83.2.1板条激光器的工作原理.....................................................................................83.2.2板条激光器的理论分析.....................................................................................94Nd:YAG板条激光器仿真设计................................................................................................104.1Nd:YAG激光器基本参数设定..................................................................................104.2板条长度对激光器的影响...........................................................................................114.3入射泵浦功率对激光器的影响...................................................................................144.4束腰的光斑尺寸对激光器的影响...............................................................................154.5参考温度对激光器的影响...........................................................................................174.6晶体放置位置对激光器的影响...................................................................................194.7曲率半径对激光器的影响...........................................................................................21结论.........................................................................................................................................23参考文献.........................................................................................................................................23致谢.........................................................................................................................................25声明.........................................................................................................................................26第1页共26页1引言固体激光器应用非常广泛，特别是科研、医学、工业、通信等领域。具有器件小、结构简单、输出功率大的优点。固体激光技术发展到现在，主要有以下三个方面的突破：第一是工作物质不断改进。固体激光器的工作物质是掺以激活物质的光学晶体或玻璃，最早是红宝石激光器，然后是Er:YAG激光器，发展到现在最常用的Nd:YAG激光器。现有三百多种掺杂离子可做为固体激光器的激活物质，此外，未来研究的新方向是以陶瓷为基质的激光材料。第二是泵浦光源的改进。半导体激光器作为泵浦光源的出现，以它高效率、高光束质量好、高稳定性等优点迅速代替了传统的闪光灯泵浦光源。常用的是激光二极管和激光二极管阵列，这一类激光器还被称为全固态激光器。第三是工作物质的结构改变。从最初的棒状发展到板条状，到后来的光纤结构。固体激光器材料和器件的多样化发展,寻求新的工作波长与波长可调谐的新物质，目的都是为了提高转换效率与光束质量，增大输出功率，缩短脉冲宽度和延长工作寿命等。激光半导体技术的迅速发展，使得固体激光器的应用领域也不断扩张。特别是激光二极管泵浦的固体激光器，它结合了激光二极管和传统固体激光器的多重优点，使得激光二极管泵浦的固体激光器优于传统灯泵浦的固体激光器。二极管泵浦的固体激光器分为端面和侧面两种泵浦方式，端面泵浦的效率较高。它的优点在于泵浦光从轴向进入工