姚东明[1]2004年在《激光二极管阵列泵浦固体激光器驱动电源及谐振腔的研究》文中指出二极管激光器阵列泵浦固体激光器(DPSSL)具有体积小、泵浦效率高、运行可靠等优点,对DPSSL的研究逐渐成为当今激光领域的重要研究方向之一。本文针对二极管激光器阵列(LDA)侧面泵浦固体激光器在激光打标系统中连续运行的需要,对 DPSSL系统的稳流源驱动控制电路和LDA阵列模块侧面泵浦Nd3+:YAG固体激光器的谐振腔等问题进行了研究,主要内容包括一下几部分:⒈ 以大功率MOSFET管,运算放大器,精密检测电阻为核心研制出负反馈控制型大电流连续二极管激光器阵列驱动电源主电路。用双积分A/D转换器来完成模数转换并驱动数码管显示工作电流值。⒉ 研究影响DPSSL系统正常工作时的各种因素;设计出用单片微控制器配以人工控制按键、各种检测元件,LED显示管构成的开关电路、故障自动保护和报警指示电路。⒊ 编写了DPSSL驱动控制系统的MCS-51汇编语言程序。⒋ 研究LDA模块侧面泵浦Nd3+:YAG棒的热透镜效应,并对所选用的Nd3+:YAG棒在稳定泵浦功率下的热焦距进行了估算。⒌ 推导出有源谐振腔ABCD传输矩阵,讨论了谐振腔稳定性条件和输出模式的热稳定性条件。⒍ 设计了DPSSL谐振腔的结构尺寸,并用基于有限元的数值矩阵方法计算了激光输出模式。
陈进[2]2003年在《高功率LD泵浦的内腔倍频Nd:YAG激光器研究》文中指出激光二极管泵浦的固体激光器（DPSSL，DPL）具有高效率、结构紧凑、工作稳定、寿命长和全固化等优点，在材料加工、军事、医疗、科研等领域已得到广泛应用，已经成为国际上新型固体激光器的发展热点，高功率全固态DPL正在成为主流激光器，高功率LD泵浦绿光激光器因其在材料加工、同位素分离等领域的潜在应用更是各发达国家致力研究的重点。本文围绕高功率、高重复频率全固态内腔倍频Nd:YAG激光器进行了系统的理论和实验研究，在泵浦电流为17.3A时，获得了重复频率为20.4kHz、脉宽为230ns、输出功率为82W的绿光，考虑功率计的修正系数1.04，实际获得了超过85W的532nm绿光输出，功率不稳定性小于(1.03%，光──光转换效率为9.7%。主要创新点可以概括如下1、采用高功率双声光Q开关腔内同步调制技术，结合调整Q开关的偏转角度，有效地抑制了高泵浦功率下的腔内基波激光振荡，提高了腔内基波的峰值功率密度，为实现高的倍频转换效率奠定了基础。已经获得了功率85W的绿光稳定输出，国内领先，国际先进，输出模式为近高斯分布，质量很好。2、计算了KTP温度升高对倍频转换效率的影响以及温度升高时最佳相位匹配角的偏离。实验上采用旋转晶体、加强致冷、控制晶体内部光斑大小叁种方法相结合，有效地控制了KTP晶体热效应的影响，增大了倍频效率，实现了大尺寸KTP倍频晶体在高功率条件下的稳定正常工作。3、采用传统平凹腔，分析了高泵浦功率下Nd:YAG棒热透镜效应和热致双折射效应的影响，得到了高功率激光器运行在第II稳区并且基模体积受到限制的结论。根据计算和实验，选择合适的腔参数，在保证谐振腔稳定的前提下，增大了模体积，同时保证KTP上的基波光斑在一定泵浦功率变化范围内保持相对稳定，在单Nd:YAG棒的情况下获得了单端稳定输出85W的绿光功率，不稳定度为(1.03%。 截止到目前，已经获得了超过90W的绿光输出，通过设计合适的谐振腔、采用优良的倍频晶体以及采取更有效的热效应控制措施，不久的将来一定可以实现百瓦级的绿光输出。
马金铭[3]2005年在《激光二极管端面泵浦固态激光器及倍频技术研究》文中研究指明本文主要介绍激光二极管泵浦固体激光器(Laser Diode Pumped Solid State Laser，简称DPSSL)的相关知识，并结合实验室现有条件在此领域作了一些实验性的工作。 本文主要阐述了激光二极管泵浦固体激光器的基本理论，包括谐振腔的设计、泵浦源的特性和DPSSL常用晶体材料，在此基础上，阐述了DPSSL的技术问题，从基本结构到泵浦耦合系统，都作了一一阐述，同时对激光倍频技术作了一定的介绍，并立足实验室现有条件，设计并实现了LD泵浦Nd：YVO_4／KTP绿光激光器的实验系统，实现了绿光激光的输出，泵浦阈值在542mw，在半导体激光器输出激光功率为900mw时，倍频输出绿光功率为11.21mw，相应的光——光转换效率为1.3％。 另外，本文还对实验室现有的某型号半导体激光器驱动及温控系统进行了深入研究，提出了改进的措施，并在此基础上完成上位机通信程序。
刘伟[4]2009年在《半导体端面泵浦绿光激光器控制系统的设计与研究》文中研究指明近些年,高功率的二极管泵浦固体激光器(DPSSL)一直以来都是国内外激光领域里的前沿课题,在制造和加工业中的应用越来越广泛。随着科学技术的发展及我国激光产业发展的要求,为改变国内以低端设备和传统激光器为主的现状,打造拥有自主知识产权的品牌全固态激光器已成为我国当前的迫切需要。本文深入分析了二极管泵浦固体激光器的工作原理和相关理论,针对端面泵浦绿光激光器这一具体对象研究并设计了激光器的控制系统。论证并选择了可行的方案,研究、设计和实现了控制系统的硬件电路和软件程序。运用数字化控制技术、LCD显示技术、PC开关技术以及稳压、恒流技术,实现了泵浦源LD的恒功率控制、倍频晶体LBO的恒温控制和Q驱QS的高频信号控制等。以DSP芯片TMS320LF2407A为控制核心、辅以DS1302时钟芯片和多种逻辑门集成电路,实现了对电流、温度、频率等主要参数的高精度、高稳定性控制。达到的技术参数:LD的电流0～50A的范围可调、纹波±0.1A,温度15～30℃可调、纹波±0.1℃;LBO的温度26℃～60℃、纹波±0.1℃;QS高频信号1～100KHz可调、低电平脉宽1us不变,根据实际应用的需要低电平脉宽也可在1us～10us可调。本文成功的完成了该款激光器控制系统的研究设计工作,通过了实验和相关参数的测试后组装样机,其输出的激光光束质量良好、能够长时间可靠稳定的工作。为高端激光器的研制提供了经验和借鉴,同时为研究其他高功率激光器产品奠定了基础。
殷红平[5]2004年在《激光二极管泵浦固态激光器技术基础研究》文中研究指明本文简单综述了激光二极管泵浦固体激光器(DPL)的发展,DPL与激光二极管(LD)、灯泵固体激光器对比的特点,DPL的应用等。依据泵浦几何理论,以输出光功率,斜效率等为优化标准,通过数值计算得出了泵浦光束,输出镜透过率的最佳参数。建立激光增益介质的热传导模型,用一种简单的方法推导得出热透镜焦距,通过数值计算得出谐振腔设计的一些结论。设计了基于ADμC812的智能型半导体激光器驱动电源及温控系统,进行了电气性能测试;设计了该系统的控制软件,服务于硬件系统,以确保LD安全稳定工作。针对温度控制的数字PID算法,进行了系统的模型分析,通过仿真整定PID控制参数,控温精度达到±0.02℃以上,恒流源输出稳定性优于±0.004A。
陈玉华[6]2017年在《基于电光调Q946nm全固态脉冲激光器研究》文中研究说明窄脉冲宽度的946 nm激光在臭氧探测、环境监测、激光雷达、健康医疗、激光加工、激光测距等方面有广泛的应用;另外,其通过腔内倍频可以得到473 nm的蓝光,473nm的蓝光在通信、探测、存储、显示以及医学等领域均有广泛的应用,这也是目前获得473nm蓝光最有效的手段之一,因此,946 nm激光成为了大家关注的重点。946 nm激光的受激发射截面过小,再吸收损耗大、以及谐振腔内存在严重的寄生振荡且抑制困难等因素导致946 nm激光器阈值较高且振荡困难,并且,其热效应也较为严重,这些因素阻碍了 946nm激光器的发展。目前,关于946nm激光器的研究多是使用LD连续光对Nd:YAG晶体进行端面泵浦,利用各种调Q装置获得946 nm脉冲激光输出,但这种方案所用的Nd:YAG晶体的Nd3+掺杂浓度较低、尺寸较小,限制了 946 nm脉冲的单脉冲能量与峰值功率。为获得更大单脉冲能量、更高峰值功率的946 nm脉冲激光输出,本文使用脉冲LD侧面泵浦高掺杂、大尺寸的Nd:YAG晶体棒,使用基于横向电光效应的MgO:LN晶体,开展了电光调Q 946 nm全固态脉冲激光器研究,主要工作有:①通过对激光晶体热效应的产生机理进行分析,利用MATLAB软件模拟了多向LD阵列侧面泵浦Nd:YAG晶体棒的过程,并探究了晶体内光强分布、晶体各点吸收光功率分布、晶体内温度梯度的影响因素,寻找减轻946 nm激光器严重热效应的途径。②进行LD脉冲侧面泵浦Nd:YAG晶体棒946 nm脉冲激光器研究,并探究了 LD电信号重复频率和输出镜透过率等因素对激光器输出的影响。③基于双45° MgO:LN晶体与双布儒斯特角MgO:LN晶体分别设计了不同腔型结构的调Q946nm全固态脉冲激光器,并分别获得了单脉冲能量6.74mJ、峰值功率0.242MW的非偏振946nm脉冲激光输出以及单脉冲能量4.71 mJ、峰值功率0.224 MW的p偏振946 nm脉冲激光输出。并对谐振腔参数进行了优化,通过实验分析脉冲重复频率以及泵浦功率对输出光脉冲性能的影响。
钟凯[7]2007年在《高功率全固态绿光激光器及其应用研究》文中认为激光二极管泵浦的固体激光器即全固态激光器(LDPSSL,DPSSL,DPL)具有效率高、寿命长、结构紧凑、光束质量好、输出波长多等优点,在激光加工、科研应用、军事应用、激光医疗、激光表演等领域的应用越来越广泛,逐步替代其他类型的激光器,成为激光器发展的主流。本文对高功率侧面泵浦内腔倍频全固态532nm绿光激光器进行了理论和实验研究,主要内容包括以下方面:1、综述了全固态绿光激光器在国内外的发展历史、发展现状和研究热点,介绍了全固态绿光激光器的常用泵浦方式、增益介质和倍频晶体。2、结合实验中使用的Hipower-100半导体侧面泵浦模块相关参数,对侧面泵浦固体激光器增益介质中的热效应进行了研究,得出了Nd:YAG棒中的温度分布规律,在此基础上对增益介质中的热应力、热透镜效应和热致双折射效应进行了理论计算和模拟,并提出了减小热应力、补偿热透镜效应和热致双折射效应的方法。3、在激光器稳区理论的指导下,对全固态侧面泵浦绿光激光器进行了实验研究。采用单个Hipower-100泵浦组件,平行平面腔结构得到了143.9W的1064nm基频光输出,光光转换效率39.97%;用平凹腔结构LBO内腔倍频声光调Q得到了50.7W的高稳定准连续绿光输出,光光转换效率14.7%,不稳定度0.3255%,居国内先进水平;用叁镜折迭腔结构KTP倍频得到了22.7W的连续绿光输出,光光转换效率8.31%,22W处不稳定度为0.88%,用刀口法测得光束的M2约为6.46,其输出功率位于国内领先水平。用两个GKPM-150泵浦组件串接,双声光调Q,SKTP倍频得到了98.2W的准连续绿光输出,97W处不稳定度小于1%。4、对绿光激光器在激光表演、激光医疗中的应用进行了研究。利用制作的20W、40W绿光激光器样机,开发了激光表演机产品。对绿激光用于治疗前列腺增生的选择性光汽化术进行了介绍,提出了治疗仪设计方案,计划研制出120W的绿光激光器用于前列腺治疗仪。
陈斌[8]2008年在《激光二极管侧面泵浦钕离子激光器设计》文中研究指明半导体激光二极管泵浦固体激光器(DPSSL)是当今固体激光技术领域研究的热点,其中侧面泵浦方式可以实现高能量、高峰值功率的激光输出,具有较高的实用价值。本论文主要研究了此类激光器优化设计的问题,通过编写计算机模拟程序获得了选取不同增益材料和改变泵浦结构参数时增益介质内部的泵浦光功率吸收分布情况,进而借助此数值模拟结果完成了激光器原理实验装置的设计工作。在此基础上,还完成了激光二极管侧面泵浦钕离子激光器机械结构设计部分的工作,并成功实现了该激光器在室温以及有温控措施下的1.06μm的激光输出,同时对荧光波形、自由运转以及调Q运转下的激光波形、输出激光能量和输出发散角等特性参量进行了测定,实验研究与理论分析基本一致,并且在叁向泵浦自由运转时获得了16.18%的光-光转换效率。本论文课题完成了研制一台半导体激光二极管侧面泵浦钕离子激光器原理实验装置的完整过程——资料调研、装置设计、制造以及调试,为进一步改进原理实验装置,并最终制成实用化的器件打下了坚实的基础。
张玉萍[9]2006年在《高功率全固态绿光激光器的研究》文中研究指明全固态激光器(半导体泵浦的固体激光器)具有体积小、重量轻、效率高、光束质量好、稳定性好,维护费用低等优点,随着激光技术的发展,其在工业、军事、医疗和科研等领域中发挥着越来越重要的作用,已成为应用激光器中的主流。高功率全固态绿光激光器因其在激光材料加工、激光彩色显示、激光医疗以及激光同位素分离等领域的重要应用而成为研究的热点。本文的研究工作主要集中在高功率全固态1342nm激光器、1064nm激光器、准连续和连续全固态绿光激光器的理论和实验研究等方面。本文的主要创新点可以归纳如下:1.研究了1342nm二极管激光器单端泵浦Nd:YVO4激光器,在实验中采用弱聚焦耦合系统、使用低掺杂浓度晶体以及合理的腔型设计获得了7.36W稳定的TEM00模1342nm激光输出,光-光转换效率32.8%,功率不稳定度0.3%。此结果在1342nm激光器的功率稳定性方面处于国际领先水平,在端面泵浦1342 nm Nd:YVO4激光器功率水平方面为国内最高。2.从理论上研究了双棒之间距离对稳定性和光束质量的影响,结果显示,在热致双折射补偿腔中,当双棒分别靠近激光器腔镜时可以得到更低的M2值,同时发现,双棒内主平面之间距离应接近热焦距长度之和,这样在补偿热致双折射的同时可以实现高功率无损伤运转。然而,在含90°旋光片的对称平行平面双棒谐振腔中,热致双折射补偿造成法向(fr)和切向(fφ)热焦距长度的轻微不对称,打破了谐振腔的对称性,在稳区中产生一个窄的非稳区。由于这个窄非稳区的存在,当泵浦激光功率上升到此处时激光输出功率会出现波动或下降。因此,有必要消除这个窄的非稳区以得到激光功率随泵浦电功率的稳定线性增长。通过g参数分析,我们发现对称共焦腔结构方法,可以消除稳区中存在的非稳区,我们也研究了该腔结构下双棒之间距离对稳定性和光束质量的影响。3.用传输矩阵法,通过稳区图分析了单棒对称和非对称平行平面腔结构。在分析稳定条件、r偏振和φ偏振模式尺寸的基础上,阐明了不同谐振腔内实现激光稳定运转的条件。又从理论上分析了有热致双折射补偿和无热致双折射补偿双棒串接腔中,r偏振和φ偏振对谐振腔稳定条件的影响,得到了短腔和长腔情况下的稳区最大范围。并从实验上进行了验证,理论与实验相一致。在双棒短腔情况下,获得了482.3W的1064nm激光输出功率,光-光转换效率40.2%。4.通过对介质中耦合波方程的求解,对不同情况下Q开关的衍射效率进行分析,并介绍了几种新型声光Q开关的工作原理。用龙格-库塔法数值求解内腔倍频激光器的声光调Q速率方程,得到内腔倍频激光器中倍频晶体的最佳长度以及倍频晶体最佳长度与泵浦水平和腔内损耗的关系。为声光调Q绿光激光器的研究奠定了基础。5.分别采用50W和150W半导体侧泵模块、进行了单棒和双棒串接声光调Q内腔倍频绿光激光器的研究。用一个50W模块得到31.2W 532nm绿光输出,重复频率7kHz,光-光转换效率17.3%,功率不稳定度小于1%。用两个50W模块双棒串接,得到56W 532nm准连续绿光输出,重复频率9kHz光-光转换效率15.6%,功率不稳定度小于1%。采用单个150W模块进行绿光实验,用KTP内腔倍频得到68.3W的绿光输出;用LBO内腔倍频得到66.6W的绿光输出,后者光-光转换效率18.2%。已经开发出20W和40W绿光激光器产品,整体性能处于国内领先水平。6.进行了高功率连续绿光激光器的实验研究。采用侧面泵浦方式和叁镜折迭谐振腔设计,高效KTP晶体作为腔内倍频晶体,用北京国科和武汉叁浦的泵浦组件,分别得到20.7和22.7W的连续波绿光激光输出,功率不稳定度在1%左右,能够很好的满足激光彩色显示等领域对高功率连续绿光的要求。据我们所知,此结果在532nm连续绿光输出功率水平方面为国内最高,在采用棒状工作物质的全固态连续绿光激光器中,其输出功率达到国际先进水平。
赵俊梅[10]2007年在《大屏幕激光显示系统扫描技术研究》文中进行了进一步梳理与普通光源发射的光相比,激光方向性强,单色性好,亮度高。用激光作为显示光源显示的画面具有色彩丰富,分辨率高,亮度高等特点。大屏幕激光扫描显示技术是利用激光的优异特性,将计算机技术、激光技术和图像处理技术融合在一起,应用于娱乐、广告、电视等领域的一门新技术。大屏幕激光扫描显示技术不但具有潜在的,巨大的经济价值,也具有良好的社会效益。本文围绕大屏幕激光扫描显示系统的扫描技术展开研究,主要内容及创新点概括如下:1.阐述了激光显示技术研究的目的和意义,介绍了当前国内外激光显示技术和扫描器件的发展状况,指出激光显示技术是最有潜力的未来超大屏多媒体显示的发展方向之一。2.介绍了激光的辐射原理,简要说明了激光器的分类,论述了激光二极管泵浦固体激光器的研究进展。3.详细比较了当前五种扫描技术,比较确定了在本系统中采用双振镜技术进行扫描。4.详细论述了双振镜扫描系统的结构设计,分析了图像失真原因,包括枕形失真,焦点误差和非线性失真,提出了相应的软件或硬件校正方法。随着振镜性能的提高,双振镜扫描将会进一步满足激光大屏幕显示的要求。5.设计了基于单片机的双振镜控制系统,完成了对双振镜扫描模块的控制,实现了将简单图形和文字在较远距离大屏幕上准确显示的目的。6.提出了一种闭合路径扫描法,最后针对单片机控制不能发挥振镜最佳扫描速度的问题提出了用DSP进行控制,并做出了初步的设计。
参考文献：
[1]. 激光二极管阵列泵浦固体激光器驱动电源及谐振腔的研究[D]. 姚东明. 华中科技大学. 2004
[2]. 高功率LD泵浦的内腔倍频Nd:YAG激光器研究[D]. 陈进. 天津大学. 2003
[3]. 激光二极管端面泵浦固态激光器及倍频技术研究[D]. 马金铭. 国防科学技术大学. 2005
[4]. 半导体端面泵浦绿光激光器控制系统的设计与研究[D]. 刘伟. 苏州大学. 2009
[5]. 激光二极管泵浦固态激光器技术基础研究[D]. 殷红平. 国防科学技术大学. 2004
[6]. 基于电光调Q946nm全固态脉冲激光器研究[D]. 陈玉华. 西北大学. 2017
[7]. 高功率全固态绿光激光器及其应用研究[D]. 钟凯. 天津大学. 2007
[8]. 激光二极管侧面泵浦钕离子激光器设计[D]. 陈斌. 南京理工大学. 2008
[9]. 高功率全固态绿光激光器的研究[D]. 张玉萍. 天津大学. 2006
[10]. 大屏幕激光显示系统扫描技术研究[D]. 赵俊梅. 中北大学. 2007
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