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纵向泵浦固体激光介质热透镜效应的理论研究在分析了纵向泵浦、周边致冷固体激光棒内加热及冷却机理的基础上,将热传导方程简化为一维形式,求解出以级数方式表达的棒内温度分布,获得了激光棒中热致应力场和应变场。考虑热色散、热致应力双折射和端面变形,推导出纵向泵浦固体激光棒有效热焦距的解析表达式。将所获结果运用于常用的激光晶体Nd∶YAG,发现当使用10W半导体激光器泵浦时,所产生的有效热焦距在毫米量级。关键词:纵向泵浦;热透镜效应;有效热焦距中图分类号:TN241文献标识码:A自进入九十年代以来,随着大功率半导体激光器(LD)的发展,LD泵浦的全固体激光器已逐渐成为当今激光领域的重要发展方向。与传统的灯泵浦激光器相比,LD纵向泵浦(也称为端面泵浦)的全固体激光器具有体积小、结构简单、可靠性好、转换效率高、光束质量好等独特的优点。但是,由于这种泵浦结构所引起的非均匀温度场及相应的热聚焦作用会对激光器的运转带来严重的影响,并成为实现其大功率化时的终限制因素之一。对纵向泵浦固体激光棒热效应的分析,目前常用的办法是借助于计算机,采用数值解法[1,2],或是将讨论仅限于热色散[3,4]。很明显,这样的分析方法或是不够直观,或是不够全面,各自均具有局限性。s对采用“大礼帽”(top2hat)光束纵向泵浦的激光棒进行了分析,建立了棒内温度及应力的解析模型[5]。但是,他没有进一步对激光介质的热透镜效应进行分析,并且,作者过于简化的泵浦光束模型也影响了文章结论的实用性。事实上,目前用作泵浦源的多是端面发射的二极管激光器列阵(array),它复杂的空间光强分布用高斯函数来近似更为合理。本文中,我们就对这种高斯光束纵向泵浦、周边冷却的固体激光棒所产生的热透镜效应进行了探讨。首先,分析了影响温度场分布的诸因素,把热传导方程简化为只考虑径向传导的一维形式,并获得以级数形式表示的棒内温度和热致应力、应变的表达式。然后,在分别考虑了激光棒热色散、热致应力双折射和端面变形后,推导出等效热透镜有效焦距的解析表达式,并将结论应用于Nd∶YAG晶体,发现在GaAlAs半导体激光器泵浦下,所产生的热透镜效应比以前作者所估计的要严重得多。网 址: