编号
赣 南 师 范 学 院 学 士 学 位 论 文
固体激光器原理及应用
教学学院 物理与电子信息学院
届 别 2010届
专 业 电子科学与技术
学 号 060803013
姓 名 丁志鹏
指导老师 邹万芳
完成日期 2010.5.10 目 录
摘要 ............................................................................................................... 1
关键词 ........................................................................................................... 1
Abstract ....................................................................................................... 1
Key words ..................................................................................................... 1
1 引用 ........................................................................................................ 2
第３７卷第５期 ＶＯ１．３７ ＮＯ．５ 红外与激光工程
Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２００８年ｌ０月 ０ｃｔ．２０ｏ８
空间固体激光器的研究进展
毕进子，夏文兵，刘丹，杨中国，陈卫标
（中国科学院上海光学精密机械研究所，上海２０１８００）
摘 要：近年来，空间激光技术由于在地球科学和深空探测等领域具有重要的应用前景而引起了
广泛的关注。回顾了国外空间固体激光器的发展状况和历程，总结了空间固体激光器在各领域的应用
情况，以激光雷达和激光高度计为主，介绍了空间固体激光器的性能、指标及其发射后出现的问题。最 后简要分析了空间固体激光器研制的关键技术及发展趋势。
关键词：空间激光器； 激光雷达； 固体激光 中图分类号：ＴＮ２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—２２７６（２００８）０５—０８１８－０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｓｐａｃｅｂｏｒｎｅ ｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅ ｌａｓｅｒｓ
ＢＩ Ｊｉｎ—ｚｉ，ＸＩＡ Ｗｅｎ－ｂｉｎｇ，ＬＩＵ Ｄａｎ，ＹＡＮＧ Ｚｈｏｎｇ—ｇｕｏ，ＣＨＥＮ Ｗｅｉ－ｂｉａｏ （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｏｒ）ｔｉｃｓ ａｎｄ Ｆｉｎｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１８００，Ｃｈｉｎａ）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐａｉｄ ｔｏ ｓｐａｃｅｂｏｒｎｅ ｌａｓｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ
ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ ｄｅｅｐ ｓｐａｃｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｓｐａｃｅ—
ｂｏｒｎｅ ｓｏｌｉｄ—ｓｔａｔｅ ｌａｓｅｒｓ ａｂｒｏａｄ ｗｅｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｐａｃｅｂｏｒｎｅ ｓｏｌｉｄ—ｓｔａｔｅ ｌａｓｅｒ ｉｎ ｍａｎｙ ｆｉｅｌｄｓ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｔａｋｉｎｇ ｌａｄａｒ ａｎｄ ｌａｓｅｒ ａｌｔｉｍｅｔｅｒ ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，
第２７卷第ｌ２期 ２０１１年６月 甘肃科技 Ｇａｎｓｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏ１ ］ Ｚ．２７＾ｒ０．１２ Ｊｕｎ． ２０１１ ５００Ｗ固体激光器光束质量的研究 杨 晟 （武汉软件工程职业学院光电子与通信工程系，湖北武汉４３０２０５） 摘要：分析了５００Ｗ脉冲固体激光器输出光束质量差，激光器工作不稳定的原因，运用激光光学的相关理论和分析 方法，研究了含热透镜腔动态工作特性。通过热焦距测试实验，得到５００Ｗ脉冲固体激光器热焦距变化的函数关系， 找出５００Ｗ脉冲固体激光器稳定工作的最佳腔参数和稳定工作区域。 关键词：固体激光器；热透镜效应；热焦距；临界光焦度；光束质量 中图分类号：Ｖ ２６１ 目前国内激光焊接、激光切割应用领域大量使 用的５００Ｗ脉冲固体激光器，普遍存在输出光束质 量差，激光器工作不稳定的问题。主要是由于激光 器工作在大功率输出时，工作物质的热透镜效应很 严重，导致输出光束质量和激光器稳定性变差，不同 功率段使用会产生焦点漂移等现象。 通过研究５００Ｗ Ｎｄ：ＹＡＧ激光器输出光束特 性，解决影响激光器输出稳定性的主要问题，并提出 相应的解决方案，设计相适应的光学谐振腔，提高 ５００Ｗ Ｎｄ：ＹＡＧ激光器的稳定性和可靠性。经实际 使用证明，改进后的５００Ｗ Ｎｄ：ＹＡＧ激光器输出光 束和输出稳定性较以前有较大提高。 １ 激光器热透镜效应分析 影响高功率固体激光光束质量的最大障碍是固 体激光介质中的热效应，激光器热效应产生的根本 原因是由于激光器效率很低，大量的泵浦能量转化 为热量所致。 引起热透镜效应的主要原因有： （１）因温度梯度导致的折射率的改变； （２）热致因力双折射； （３）激光晶体二端面的热致弯曲。 表征热透镜效应的主要参数是热焦距ｆ（或其 倒数光焦度），光焦度的定义为： Ｄ｜： （１）热焦距与棒半径的平方成正比，ｒ越大，热 透镜效应越小。 （２）热焦距与输入功率成反比。即输入功率越 大，热透镜效应越严重。 ２含热透镜腔输出光束参数研究 ２．１ 含ＮＯ：ＹＡＧ棒的谐振腔动态工作特性 如图１所示，为腔内有一根Ｎｄ：ＹＡＧ棒的光学 谐振腔，在一级近似下，Ｎｄ：ＹＡＧ棒的热透镜效应等 效为一个焦距为ｆ的厚透镜，厚透镜的光焦度Ｄｆ＝ １／ｆ，Ｎｄ：ＹＡＧ棒的几何传输矩阵为：
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目 录
摘 要 ………………………………………………………………1
第一章 激光与激光器 ………………………………………2
1.1激光 ………………………………………………………………2
1.1.1激光 ……………………………………………………………2
1.1.2激光产生的条件 ………………………………………………2
1.1.3激光的特性 ………………………………………………………2
1.2激光器 ………………………………………………………………3
1.2.1激光器 ……………………………………………………………3
1.2.2激光器的发明及发展 ……………………………………………3
1.2.3激光器的分类 ……………………………………………………5
第二章 固体激光器 …………………………………………5
2.1固体激光器 …………………………………………………………5
2.2固体激光器的几种类别 ……………………………………………8
2.2.1红宝石激光器………………………………………………………8
2.2.2掺铒钇铝石榴石激光器……………………………………………9
2.2.3可调谐固体激光器…………………………………………………10
2.2.4掺钕钇铝石榴石激光器……………………………………………10
2.3固体激光器的优缺点…………………………………………………11 - 2 -
2.4固体激光器的比较……………………………………………………11
第三章 固体激光器的应用 ……………………………………12
3.1医疗 …………………………………………………………………12
3.1.1美容 ………………………………………………………………12
3.1.2医学研究工具 ……………………………………………………12
