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激光二极管(LD)泵浦的全固态激光器(简称DPSSL)发展迅猛,广泛应用于科研、工业、生物医学、娱乐等领域。自适应动力稳定腔是解决在热透镜焦距大幅变化时固体激光器能够稳定运转的主要技术途径。本论文以激光二极管泵浦的自适应固体激光器为研究对象,研究实现自适应动力稳定腔的方法;简化了传播圆方法来分析激光谐振腔,选择合适的自适应动力稳定腔。在此基础上,进行了自动适应热透镜焦距变化的激光二极管泵浦的固体激光器的实验工作。主要内容概括为:
1.介绍自适应光学技术的发展状况,在激光谐振腔的设计中引入自适应光学的思想。如果在设计合适的谐振腔的基础上,给激光器加上自动监测和控制系统,探测到热效应大幅变化导致的谐振腔变化,并且能够自动调整谐振腔,使得激光输出回复稳定,那么将会极大地方便激光器的使用,有利于激光器走向工业、娱乐等民用领域。
2.介绍了四类自适应动力稳定腔。将自适应动力稳定腔按实现自适应的方法分为四大类,分别是含变形反射镜的自适应激光谐振腔系统以及张光寅先生提出的l型自适应动力稳定腔、II型自适应动力稳定腔、lII型动力稳定腔。
3. 简化了传播圆方法。利用该简化方法分析了两镜谐振腔和三镜谐振腔(含一个热透镜)的稳定性并计算了光斑尺寸等参数,得到的结果与矩阵法一致。介绍我们实现自适应的I型自适应动力稳定腔。
4. 设计自动适应热透镜焦距变化的激光二极管泵浦的固体激光器。提出测量热透镜焦距的两种方法,使用CMOS摄像头探测激光光强,进行步进电机连动控制输出镜位置的图像采集实验、手动改变俯仰和偏转的图像采集实验,以及改变泵浦功率的图像采集实验。编写程序对采集到的光强图像进行二维和三维的图像处理,着重进行了二维高斯分布曲线分析,分析结果证明我们的自适应控制激光器可行。