摘要
LD泵浦电光调Q Nd∶YAG激光器，具有输出能量稳定、小体积、寿命长、重量轻、电光转换效率高等优点，发射1.06um的近红外激光，广泛应用于加工制造、医疗美容、军事国防和科学研究等领域。为了满足应用中的严苛要求，激光器应具有良好的环境适应性和抗振抗冲击性能，确保激光器在实际应用中稳定输出。本论文采用长光程吸收的方法，设计了一种复合板条激光晶体增益介质，实现了激光器在宽温度范围内稳定输出，提高了激光器的环境适应性;并在Nd∶YAG四周键合ASE吸收材料，吸收抑制ASE，实现了激光器高效率输出。 本文主要研究内容包括: 1.调研了不同LD泵浦方式的Nd∶YAG电光调Q激光器的国内外研究现状，以及有无温控的Nd∶YAG电光调Q激光器的国内外研究现状。确定了采用长光程吸收的方法，实现激光器在宽温度范围内稳定输出。 2.介绍了调Q的基本原理和不同类型的调Q方式，选择了电光调Q实现激光器窄脉宽输出，并分析选择合适的电光调Q晶体。根据Nd3+四能级系统调Q的速率方程，并结合ASE的基本原理，分析ASE对调Q储能的影响。 3.设计了复合板条激光晶体结构，包括Nd∶YAG激光晶体，Sm∶YAG为ASE吸收材料层、YAG包层，以及设计复合板条激光晶体泵浦面和反射面切角;并使用Zemax软件模拟了泵浦光的吸收效率。利用热扩散键合技术，完成复合板条激光晶体的制备。设计了升压式电光调Q系统和折叠式角锥棱镜谐振腔。 4.实验部分。首先实验研究了泵浦源LD的输出特性;然后在常温20℃，测量激光器静态输出和调Q输出能量，分析优化输出镜透过率、泵浦脉宽和调Q信号延时等参数对激光器输出的影响;接着测量激光器在高温（20℃-60℃）的输出能量;最后测量了激光器的光束质量和脉宽。 最终实现了宽温度稳定输出的高性能激光器，在20℃-60℃，获得了重频5Hz，单脉冲能量大于95mJ，脉宽小于15ns，光束质量M2＜5，光光转换效率最小为26.5％，能量输出稳定性≥88.4％，动静比高达94.73％。
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