田　佳，胡　健，王　珂，王海林，朱长虹，朱广志，齐丽君，朱　晓*

(1.华中科技大学 光学与电子信息学院，武汉 430074; 2. 华中科技大学 激光加工国家工程研究中心，武汉 430074)

YAG激光晶体热致双折射的非线性分析

田佳1,2，胡健1,2，王珂1,2，王海林1,2，朱长虹1,2，朱广志1,2，齐丽君1,2，朱晓1,2*

(1.华中科技大学 光学与电子信息学院，武汉 430074; 2. 华中科技大学 激光加工国家工程研究中心，武汉 430074)

摘要：为了克服线性模型在描述高功率运转的激光晶体时，热焦距和热致双折射计算值与实测值不符的缺点，采用非线性热传导模型，计算了常用[111]切割方向Nd∶YAG激光晶体的热致双折射椭圆分布以及径向和切向热焦距。进行了平均热焦距数据测量和旋转线偏振光干涉实验，实验结果与理论分析吻合。结果表明，非线性模型对Nd∶YAG激光晶体在高功率运转时的描述更符合实际情况，普适性更强。这一结果对于设计高功率径向或切向偏振固体激光器是有帮助的。

关键词：非线性光学; 热致双折射; 旋转线偏振光干涉; Nd∶YAG激光晶体

文章编号：1001-3806(2015)04-0520-05

中图分类号：TN244

文献标志码：志码：A

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.04.020

Abstract：To overcome the shortage of mismatch of the calculated value and the measured value of thermal induced birefringence and thermal focal length when applying linear heat conduction model to describe a laser crystal operating in high power, based on nonlinear heat conduction model analysis, the distribution of the thermal induced birefringence ellipse and the radial or tangential thermal focal length in a Nd∶YAG laser crystal of common [111]-cut were analyzed. The average thermal focal length data and rotated interference pattern of linearly polarized light were measured. The experimental results fit the theoretical analysis. The results show that nonlinear model provides more realistic and more general description for an Nd∶YAG laser crystal in [111]-cut. The result is helpful for the design of radial or tangential polarized high power solid-state lasers.

作者简介：田佳(1989-)，男，硕士研究生，现主要从事高功率固体激光器的研究。

收稿日期：2014-06-09；收到修改稿日期：2014-07-17

Nonlinear analysis of thermal induced birefringence of YAG laser crystal

TIANJia1,2,HUJian1,2,WANGKe1,2,WANGHailin1,2,ZHUChanghong1,2,

ZHUGuangzhi1,2,QILijun1,2,ZHUXiao1,2

(1.School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China; 2. National Engineering Research Center for Laser Processing, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)

Key words:nonlinear optics; thermal induced birefringence; rotated interference of linearly polarized light; Nd∶YAG laser crystal

*通讯联系人。E-mail:zx@mail.hust.edu.cn

引言

固体激光器在高功率运行时，激光晶体内部会形成大温度梯度和热应力，热效应严重制约了激光晶体抽运功率密度的提高，降低了光束质量和输出功率，并导致产生热退偏效应[1-2]。近年来，径向和切向偏振激光器已获得广泛关注，并且在工业加工中有重要的应用潜力[3-4]，因此，对高功率Nd∶YAG激光晶体的热致双折射特性分析具有重要研究意义。……