等效光程(OPD)分布。最后由碟片晶体等效光程分布,计算得出工作状态下的РYb:YAG 碟片激光晶体的光焦度分布,完成了对 Yb:YAG 碟片激光晶体热透镜效应的Р分析。并通过有限元模拟计算和实验,验证理论计算的结果。Р 9Р华中科技大学硕士学位论文Р 2 固体激光晶体的热透镜效应分析Р 本章主要讨论固体激光器激光晶体的热来源,晶体生导致热透镜效应形成的机理,Р以及激光晶体热透镜效应的一般分析过程。Р2.1 固体激光器激光晶体的热来源Р 固体激光器激光晶体热来源主要可以分为两个部分[31],一是激光晶体各种无激光Р辐射弛豫过程;二是系统背景的光吸收。前者可是为固体激光器晶体生热的内因,同Р时也是晶体的主要热来源;后者则是激光晶体热的外因来源。Р 固体激光晶体的无激光辐射弛豫过程是固体激光器的主要热来源,主要包括晶体Р能级系统斯托克斯(Stokes)频移导致的量子亏损和激光晶体荧光猝灭产生的热。如下图Р2-1 所示,为 Nd:YAG 四能级结构和 Yb:YAG 准三能级结构图[32]。粒子从激发态(E3) Р 能量Р 上能级转换Р Р 图 2-1 Nd:YAG 与 Yb:YAG 能级结构图Р无辐射跃迁到激光上能级(E2),从激光下能级(E1)无辐射跃迁到基态(E0)所耗散的能Р量,就是能级量子亏损所带来的热。对 Nd:YAG 而言,Sotkes 效率为ηs = 808/1064 = 76%;Р而 Yb:YAG 的 Sotkes 效率为ηs = 940/1030 = 91%。也就是说,Nd:YAG 中有 24%被吸Р收的泵浦能量变成了热,而 Yb:YAG 中有 9%的被吸收的泵浦能量变成了热。由于受激Р光能级的荧光寿命的限制,激光跃迁的荧光过程的量子效率必然小于 1,所以除了产生Р激光能量以外,其余的能量由于荧光猝灭而产生热[33]。可见,Sotkes 量子亏损和荧光Р 10
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