半导体激光泵浦Nd-YAG激光器设计开题报告

全文总字数：5660字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究背景

固体激光器通常指以绝缘晶体或者玻璃作为工作物质的激光器。固体激光器中参与受激辐射的粒子密度比气体工作物质高3个量级以上，激光上能级的寿命也更长，因此易于获得大能量输出，适于调q获得大功率脉冲输出。这其中，以三价钕离子作为激活粒子的激光器是使用最广泛的激光器之一。以正三价nd离子部分取代以绝缘晶体或者玻璃作为工作物质的激光器。固体激光器中参与受激辐射的粒子密度比气体工作物质高3个量级以上，激光上能级的寿命也更长，因此易于获得大能量输出，适于调q获得大功率脉冲输出。这其中，以三价钕离子作为激活粒子的激光器是使用最广泛的激光器之一。以正三价nd离子部分取代钇铝石榴石晶体中钇离子的激光工作物质称为掺钕钇铝石榴石，简称nd:yag。nd:yag激光器是四能级激光系统，具有量子效率高、受激辐射截面大的优点，其阈值比固体激光器中的红宝石激光器和钕玻璃激光器更小，且易于散热，因此nd:yag激光器不仅能够单次脉冲运转，还能用于高重复率或连续运转。目前，nd:yag连续激光器的最大输出功率已突破1000w，调q激光器（重复频率为几十赫兹）的峰值功率可达几百兆瓦。

传统的nd:yag激光器用脉冲氙灯和氪灯作泵浦源，缺点是效率低且维护周期短。而与传统的泵浦源相比，半导体激光泵浦的nd:yag激光器（dpsl）是一种稳定、高效的小型相干辐射光源。半导体激光器(ld)的发射光谱很窄，可以与nd:yag的吸收光谱相完全匹配，因此用半导体激光泵浦的nd:yag激光器具有更高的转换效率，同时也避免了泵浦源光谱中的非吸收光谱成分导致工作物质吸热产生的热透镜效应，降低了对温控系统的需求，提高了光束质量，使输出激光具有更好的频率稳定性和更窄的线宽。另一方面，与半导体激光器相比，半导体激光泵浦的nd:yag激光器具有更高的时空相干性和激光功率输出，同时兼具了半导体激光和固体激光的优点。因此，半导体泵浦的nd:yag激光器已成为当前激光技术发展的主流方向之一。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

nd:yag激光器的泵浦源可采用808nm半导体激光器，泵浦光与激光工作物质耦合和吸收情况影响激光器的能量转换效率和输入输出特性。查阅资料，确定nd:yag晶体的材料结构、光学特性参数、几何结构、在光路中的放置情况对半导体激光的吸收情况。分析透镜组聚焦与光纤耦合方式，调节耦合系统与激光工作物质的距离，给出最佳的耦合参数。

2.2 研究目标

3. 研究计划与安排

第1-2周，接受并熟悉任务，查阅参考文献，开展调查研究，撰写开题报告。

第3周，修改并提交开题报告，同时进行外文文献的翻译。

第4-8周，分析激光工作物质的特性及其对泵浦光的吸收情况。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]陈军燕,杨春才,马寒，等.美军高能固体激光武器实战化的技术瓶颈[j].激光与红外,2016,46(04):381-386.

[2]高春青,李家泽,魏光辉，等.半导体激光泵浦nd:yag激光器技术研究[j].激光技术,1993(01):53-57.

[3]周复正,沈丽青,范滇元，等.半导体激光泵浦nd:yag固体激光器[j].激光杂志,1991(05):225-229.