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激光二极管(LD/LDA)泵浦的Nd:YVO4激光器除具有一般LDA泵浦固体激光器(DPL)高功率、紧凑、稳定、长寿命和全固态等优点外,得益于Nd:YVO4较普通固体增益介质宽得多得吸收带,该类激光器还具有泵浦效率对温度不敏感的独特优势,在高重复率脉冲激光测距、激光打标等领域有重要应用前景。 本文围绕LDA侧面泵浦Nd:YVO4激光器的设计开展研究工作,在广泛调研的基础上,综合分析了不同增益介质和泵浦方式的优缺点,利用空间相关的速率方程理论,推导了DPL的输入输出特性,并给出了斜效率、交叠效率、阈值泵浦功率等计算公式,构成本设计工作的理论依据。在LDA侧面泵浦Nd:YVO4激光器的设计过程中,泵浦模与振荡模的良好匹配是其中的关键环节,也是本文的研究重点。采用光线追迹法对三个互成120°放置的LDA直接侧面泵浦Nd:YVO4激光器的模匹配问题进行了数值模拟,计算给出的最大交叠效率分别为0.221(c-cut)和0.183(a-cut)。为了进一步提高泵浦光的利用率,引入柱透镜光耦合系统,通过相应数值模拟得到的最大交叠效率可达0.319(c-cut)。此外,论文还分析了平凹腔腔长、凹面镜曲率半径等对交叠效率的影响,完成了对课题组研制的LDA驱动电源的关键参数测试和性能评估,并确定了LDA侧面泵浦Nd:YVO4激光器的初始结构与参数。 由于吸收系数较大,LDA泵浦Nd:YVO4激光器多采用端面泵浦方式。本文的研究结果,为发展高功率输出的LDA侧面泵浦Nd:YVO4固体激光器提供了有价值的参考。