[發(fā)明專利]一種寬溫環(huán)形激光二極管泵浦激光器及其設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510027132.8
• 申請日: 2015-01-20
• 公開（公告）號: CN104577688B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設計）人: 嚴雄偉;鄭建剛;蔣新穎;王振國;張君;田曉玲;李明中;吳登生;張雄軍;康民強;鄧穎;張永亮
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: H01S3/0941
• 分類號: H01S3/0941
• 代理公司: 北京康盛知識產(chǎn)權代理有限公司11331
• 代理人: 張良

1.一種寬溫環(huán)形激光二極管泵浦激光器的巴條數(shù)目設計方法，其特征在于，寬溫環(huán)形激光二極管泵浦激光器的結構包括冷卻熱沉、環(huán)形巴條陣列、增益介質(zhì)、調(diào)Q晶體，所述增益介質(zhì)和調(diào)Q晶體均為圓柱狀，所述冷卻熱沉為中心設有圓孔的長方體，所述環(huán)形巴條陣列固定連接于冷卻熱沉圓孔的表面，所述環(huán)形巴條陣列包括至少2種發(fā)射波長的巴條，相鄰巴條之間間隔相同，相鄰的相同發(fā)射波長的巴條之間間隔巴條數(shù)之差≤1，調(diào)Q晶體鍵合在增益介質(zhì)的一端，所述巴條數(shù)目設計方法包括如下步驟：

(1)通過測量得到作為增益介質(zhì)的激光晶體的吸收譜曲線函數(shù)σ(λ)，其中，自變量λ為巴條的發(fā)射波長，選定巴條的發(fā)射波長范圍為λ₁-a—λ_m+a，將波長范圍離散化為λ₁±a、λ₂±a···λ_m±a，共m個數(shù)值段；

(2)確定需要的工作溫度范圍為-20℃至50℃，測量所述溫度范圍內(nèi)，單巴條發(fā)射功率函數(shù)p(T)、巴條發(fā)射波長的溫漂系數(shù)k，其中，自變量T為溫度，將溫度范圍離散化為T₁±t、T₂±t···T_s±t，共s個數(shù)值段，且s＜m；

(3)當室溫20℃時，巴條發(fā)射波長分布函數(shù)為n(λ)，其中，n為巴條數(shù)目；溫度為T₁時，巴條的發(fā)射波長變?yōu)棣?k(T-20)，激光晶體吸收的泵浦光能量為

f(T1)=Σλσ(λ+k(T1-20))p(T1)n(λ);]]>

(4)確定激光晶體需要吸收的泵浦光能量為常數(shù)W，在步驟(1)所述的每一個波長數(shù)值段中選取中值λ_x，所述波長數(shù)值對應的激光晶體吸收值為σ(λ_x)，在步驟(2)所述的每一個溫度數(shù)值段中選取中值T_z，所述溫度數(shù)值T_z對應的單巴條發(fā)射功率為p(T_z)，將所述σ(λ_x)、p(T_z)和系數(shù)k代入步驟(3)的函數(shù)式中，得到如下方程組

f(T1)=Σx=1mσ(λx+k(T1-20))p(T1)n(λx)=Wf(T2)=Σx=1mσ(λx+k(T2-20))p(T2)n(λx)=W...f(Ts)=Σx=1mσ(λx+k(Ts-20))p(Ts)n(λx)=W;]]>

(5)求解步驟(4)的方程組，得到通解，由于巴條陣列中巴條數(shù)量必須為整數(shù)，對得到的通解中n(λ_x)取整，得到若干組整數(shù)解(n₁₁(λ₁)、n₂₁(λ₂)···n_m1(λ_m))、(n₁₂(λ₁)、n₂₂(λ₂)···n_m2(λ_m))···(n_1y(λ₁)、n_2y(λ₂)···n_my(λ_m))；

(6)將步驟(5)得到的整數(shù)解逐個代入步驟(3)的泵浦光能量方程，得到實際泵浦光能量為(W₁₁、W₂₁···W_s1)、(W₁₂、W₂₂···W_s2)···(W_1y、W_2y···W_sy)，計算實際激光晶體吸收的泵浦光能量與常數(shù)W差的平方得到偏離值ΔW，將每一組的ΔW相加，取相加得數(shù)最小的一組，對應的巴條數(shù)目為n₁、n₂···n_m。