二极管端面泵浦固体激光器,具备体积小巧、质量轻便、结构简单、寿命较长、效率颇高、光束质量优、稳定性良好、结构较为紧凑等诸多优势,被广泛应用于军事、医疗、科研等各个领域。高的输出功率和优质的光束质量是当代科研对固体激光器的要求,但热透镜效应严重影响了这些性能指标。因此,有必要研究固体激光器的热透镜效应,以便采取措施补偿。论文将以激光二极管端面泵浦Tm:YAP固体激光器的热透镜效应为研究内容。一、概述了固体激光器的结构、种类、冷却技术及发展状况并且介绍了激光器热效应的产生机理、不良影响、发展概况。二、Tm:YAP固体激光器是本论文的研究内容,首先介绍了激光晶体Tm:YAP的物理、化学特性。单掺Tm3+的激光晶体是准三能级的激光系统。在理论方面,分析Tm3+的能级结构及跃迁过程,根据其跃迁过程,在考虑上转换效应和忽略上转换效应时,分别建立速率方程,实现对速率方程的优化。该理论方法同时考虑了交叉弛豫等损耗的影响,使用matlab理论模拟各参量对输出功率的影响,为进一步研究晶体热效应提供理论依据。三、以速率方程理论为模型,具体研究固体激光器的晶体热透镜效应问题。在考虑到量子效率、上转换效应、量子损耗的影响下分析热转换系数。运用matlab模拟分析各参量对激光晶体中的热转换系数和吸收系数的影响,包括上转换效应、泵浦光束腰半径、泵浦光-激光模式比、输出镜的曲率半径以及腔长。并在考虑热转换系数和吸收系数随泵浦功率变化的前提下,分析并计算晶体热焦距与泵浦功率之间的变化关系,以及各腔参数对热焦距的影响。四、高功率运转下的固体激光器,其晶体的热效应问题会影响到激光性能的各个方面。因此在设计参数模式时,需要考虑热透镜造成的影响。即有必要考虑晶体热透镜效应引起的热致损耗,分析研究热致损耗对输出特性造成的影响。以及针对如何有效地提高激光输出功率、改善激光光束质量、减弱激光晶体的热透镜热效应提出补偿方案。