构成光纤激光器原理必须具备哪些功能比较

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-04-30 12:22 标签： 光纤激光器
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二氧化碳激光器（co2激光器）功能及结构知识
& & & & 二氧化碳激光器（co2激光器）是以CO2气体作为工作物质的气体激光器。放电管通常是由玻璃或石英材料制成，里面充以CO2气体和其他辅助气体（主要是氦气和氮气，一般还有少量的氢或氙气）；电极一般是镍制空心圆筒；谐振腔的一端是镀金的全反射镜，另一端是用锗或砷化镓磨制的部分反射镜。当在电极上加高电压（一般是直流的或低频交流的），放电管中产生辉光放电，锗镜一端就有激光输出，其波长为10.6微米附近的中红外波段；一般较好的管子。一米长左右的放电区可得到连续输出功率40～60瓦。
& & & & 是一种比较重要的气体激光器。这是因为它具有一些比较突出的优点：
& & & & 1.它是利用CO2分子的振动-转动能级间的跃迁的，有比较丰富的谱线，在10微米附近有几十条谱线的激光输出。近年来发现的高气压CO2激光器，甚至可做到从9～10微米间连续可调谐的输出;
& & & & 2.它的输出波段正好是大气窗口（即大气对这个波长的透明度较高）;
& & & & 除此之外，它也具有输出光束的光学质量高，相干性好，线宽窄，工作稳定等优点。因此它在国民经济和国防上都有许多应用，如应用于加工（焊接、切割、打孔等），通讯、雷达、化学分析，激光诱发化学反应，外科手术等方面。&
& & & & 3.它有比较大的功率和比较高的能量转换效率。一般的闭管CO2激光器可有几十瓦的连续输出功率，这远远超过了其他的气体激光器，横向流动式的电激励CO2激光器则可有几十万瓦的连续输出。此外横向大气压CO2激光器，从脉冲输出的能量和功率上也都达到了较高水平，可与固体激光器媲美。的能量转换效率可达30～40%，这也超过了一般的气体激光器。
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激光介质热效应理论分析.pdf 87页
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激光介质热效应的理论分析
高平均功率、高质量光束的固体激光器是当前人们研究的热点
之一，而激光介质的热效应是制约固体激光器迈向高功率、高质量
的一个重要因素。因此研究激光介质的热效应具有重要的理论意义
和实际价值。本文对棒状、板条状激光介质的热效应进行了详尽地、
系统地理论分析和对比。主要内容有：
1．对侧面均匀抽运下棒状激光介质中的热效应进行了详尽分
析，通过对激光介质中温度分布、热应力分布、热应力双折射和退
偏效应、热透镜效应等的分析认识到温度分布不均匀是产生激光介
质热效应的根源。选择与激光介质吸收相匹配的抽运源，采用合理
优化的冷却方式，进行光学补偿对降低固体激光器热效应具有重要
的作用。定量分析了极限抽运功率与激光棒的长度、半径的关系。
2．对端面抽运下的棒状激光介质，建立了内热源模型、理论分
析了激光介质中温度分布，推导并讨论了热应力分布，接着给出了光
程差计算公式，分析了热透镜效应。知道了温度梯度、热应力、端
面效应是产生热透镜的因素，与侧面抽运下温度分布和热应力是导
致热透镜主要因素不同的是，在端面抽运下温度分布和端面效应对
热透镜贡献较大，而热应力贡献最小。
3．详尽分析并讨论了大面均匀抽运下板条状激光介质中的温度
分布和热应力分布，并得出了极限抽运功率与板条几何尺寸的关系。
与均匀抽运下棒状介质的分析结果相比较发现，板条介质中的温度
最大值、应力最大值均低于棒，承载功率的能力要优于棒。接着根
据光率体描述折射率特性分析了板条中的热透镜效应，以各向同性
介质为例，对比了棒状介质和板条状介质的等效热焦距。这些结果
表明板条状激光介质中的热效应要明显低于棒状激光介质。
4．针对双向侧面抽运下板条激光介质，建立了内热源和热传导
模型，理论分析了板条中的温度分布，推导并讨论了热应力分布。
与大面抽运下板条介质的分析结果进行对比发现，当抽运效率为1
时，大面抽运和侧面抽运下板条中的温度分布和热应力分布有着很
多的相似之处。最后，采用有限元模拟软件COMSOL模拟分析了激
光介质Nd：YAG中温度分布以及每一个热应力分量的分布，并给出
了温度最大值、每一个应力分量最大值以及它们所在的位置。模拟
结果与理论分析是一致的。
通过对棒状和板条状的激光介质热效应系统地理论分析和研究
使我们认识到了热效应的严重性以及亟需解决的迫切性，同时清楚
了热效应产生的根源。这些分析和模拟的结果为减小或者消除热效
应，提高固体激光器的输出功率和光束质量提供了参考依据。
关键词：固体激光器，激光介质Nd：YAG，热效应，理论分析，数
TheoreticalontheThermalEffectsof
LaserMedium
and beam solid—statelaserisone
Highaveragepowerhigh quality
researchfocuses
effectsisan
currently．Thermalimportant
tOrestrictsolid-statelasertowards
highaveragepowerhigh
onthermaleffectsoflasermedium
quality．Therefore，study
theoretical
value．Thermaleffectsin
important significance
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