[发明专利]激光器热效应补偿系统

说明书

技术领域

本发明涉及光电子技术领域。

背景技术

激光二极管泵浦全固态激光器(Diode Pumped Solid-State Laser，DPSSL)是采用激光二极管(Laser Diode，LD)或激光二极管阵列(Laser Diode Array，LDA)替代闪光灯作为固态激光器泵浦源的一类激光器。

DPSSL的激光工作物质在受到泵浦光作用产生激光的过程中，部分泵浦光能量转化为热，其主要原因有：a)泵浦带和激光上能级之间、激光下能级与基态之间的能量差以热的形式散逸到基质晶格中，造成量子亏损发热；b)荧光的跃迁过程量子效率小于1，因而淬灭过程产生热；c)基质材料的吸收热。从而在DPSSL的激光介质内部形成一个“内热源”。

激光器工作时一般需要外部冷却，从而形成了不均匀的温度分布。同时由于各种激光工作物质都存在着不同程度的热色散(thermal dispersion)，即折射率的温度系数不是常量。

玻璃材料的折射率随温度的变化由下式给出：

Δnabs(λ,T)=n2(λ,T0)-12·n(λ,T0)·(D0·ΔT+D1·ΔT2+D2·ΔT3+E0·ΔT+E1·ΔT2λ2-λTK2)]]>

其中ΔT为相对20℃的温度变化值；λ为真空中波长；D₀、D₁、D₂、E₀、E₁、λ_TK对某种材料是常量。

从而当激光器运转时，工作物质体内的折射率将不再均匀，而呈轴对称分布。这样，光线经过时发生偏折，产生热透镜效应。并且，随着泵浦功率的增加，折射率不断发生变化，热透镜效应变得更为严重，激光器输出的光束质量也越发恶化。

从式中可以看出，折射率n与温度T不是简单的线性关系；因而，激光工作物质的热透镜效应必然包含高阶量。理论分析表明，折射率与介质棒的半径之间存在下面的关系：