激光二极管泵浦的全固化激光器及其倍频技术是当今激光技术发展的重要方向之一,在激光技术以及科学研究、工业加工、信息科学、国防研究等领域具有重要的应用。在激光倍频系统中,倍频输出效率及其输出稳定性与倍频晶体以及外界环境相关,其中晶体上的温度变化往往是一个关键因素[1]。在高平均功率激光倍频系统中,倍频晶体吸收了频率转换的剩余能量,导致晶体上的温度的迅速变化,而相位匹配条件的破坏,将极大地减小倍频转换效率和稳定性。本论文将主要讨论和阐述备受激光技术及其应用领域关注的晶体温控及其在激光倍频中的应用研究。 文中利用二维稳态导热方程分析了双轴晶体中的自热效应,从理论上讨论了在激光照射下倍频晶体中的温度分布。在不同基频功率下、不同冷却条件下和不同通光孔径条件下对 KTP 晶体内部温度分布进行了理论计算,推导出在激光照射时温度对晶体折射率影响的表达式。计算了晶体温度对倍频输出的影响。 采用半导体制冷器 TEC 以及集成温度传感器 AD590,研制了一种适用于在实验室条件下进行实验研究与再开发的恒温控制系统,重点分析了控制电路的设计,包括电路参数计算、电路结构设计和温控系统集成以及温度控制电路定标等。研制的温控系统的温度精度达到 0.1℃。 将研制的温控系统应用于 LD 泵浦的 Nd:YAG 激光系统中,开展了 KTP 晶体倍频实验研究,发现 KTP 晶体的温度随着激光器运转的时间和泵浦电流发生显著变化,倍频输出功率和稳定性随 KTP 晶体温度也发生显著变化。在 LD 泵浦电流恒定情况下,将KTP 晶体温度恒定控制在 23℃附近时倍频输出功率达到最佳值,与 KTP 晶体的相位匹配的理论值相等,证明了研制的温控系统可以应用于 LD 泵浦的全固化激光倍频系统中。