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西北大学学报( 自然科学网络版) 2007 年 5 月，第 5 卷，第 3 期 Science Journal of Northwest University Online May . 2007 ，Vol.5 ，No.3 端面抽运光空间参数对 DPL 工作性能的影响 李武军，王晓颖，刘绒侠 (西安工业大学 数理系，陕西 西安 710032) 摘 要：讨论了二极管端面抽运固体激光器中抽运光的空间分布参数对激光器工作性能的影响。 建立了计算交叠积分的简化模型；数值模拟了抽运光空间分布参数对激光器工作性能的影响。结 果表明，焦斑尺寸和发散角对激光器输出性能影响的规律基本相同，但是焦斑尺寸对输出性能的 影响要大于发散角对其的影响。 关 键 词： 激光技术；固体激光器；抽运光；空间分布 中图分类号：TN247 文献标识码：A 文章编号：1000-274X(2007) 0273-05 激光二极管抽运的固体激光器具有效率高、光束质量好、体积小、全固化和性能稳定等特点，在近些 年得到了快速的发展。从抽运方式上看，端面抽运方式能够将抽运光聚焦在激光晶体的轴心，在空间上更 好的实现与固体激光器的模式匹配，因而越来越多的被固体激光器的设计所应用。但是，激光二极管发射 出来的抽运光焦斑有一定的尺寸，抽运光束也有一定的发散角，抽运光在增益介质中沿纵向和径向均有变 化，抽运光不可能完全被增益介质吸收而用于粒子数反转，降低了抽运光和谐振腔的模式匹配。因此，研 究抽运光的空间参数对固体激光器工作特性的影响有重要的意义。目前诸多文献[1~3]对此进行了研究，但 大多近似选取抽运光在增益介质中的平均半径，或从实验的角度进行了研究。本文通过数值计算抽运光和 振荡光的交叠积分，讨论了端面抽运光的焦斑尺寸和发散角对固体激光器输出性能的影响，该结果对激光 二极管端面抽运固体激光器的设计有重要的意义。 1 理论模型 当系统工作于近阈值处时，考虑平面波近似，可以假定抽运光和谐振腔中的基模振荡光均为圆形的高 斯光束。对 Nd:YAG 晶体，其辐射机理为典型的四能级过程，根据激光器的理想四能级系统速率方程和理 论，二极管端面抽运的固体激光器的工作特性为[4~5] 1）阈值抽运功率 hν n (δ +T) 1 P p g 0 （1） th η ηη 2Lστ J p a c f 1 2 ）激光输出功率 2 v T J P η ηη s 1 (P −P ) （2 ） out p a c in th ν δ +T J p 0 2 3 ）激光输出的斜效率 2 v T J η η ηη s 1 （3 ） slope p a c v δ +T J p 0 2 _______________________ 收稿日期：2006-0