姚强强 王启晗 冯池 陈思 金光勇 董渊

(长春理工大学理学院,长春 130022)(2018年1月16日收到;2018年6月2日收到修改稿)

1 引 言

自从研究发现热透镜球差对固体激光器的输出光束质量具有严重的影响以来,对晶体热球差的研究就从未停止[1−5].为了减少甚至避免球差的产生,科研人员对球差进行了大量的研究,例如抽运功率、吸收系数对球差的影响等[6−10].但仍然有一些不足之处,目前对激光晶体内部热分析时,常常假设其抽运光为均匀分布或者高斯分布[11−13].这些假设给激光晶体的热分布模型带来较大的误差,因而影响到光程差(OPD)、球差,甚至光束质量的仿真分析.然而很少有人从抽运光分布对热透镜球差的影响方面进行研究.

本文通过对不同分布的抽运光抽运Nd:YVO4晶体时的工作特点进行分析,建立了具有通用性的热透镜球差分析模型.在用解析法对各向异性晶体的热传导方程进行求解的基础上,分析抽运光的分布对晶体温度分布的影响,从温度分布求解出相位差的分布,进而通过Zernike多项式的展开,分析热透镜球差的变化,建立起抽运光分布系数与球差的一般表达式.研究仿真了各向异性矩形截面Nd:YVO4晶体在受到不同分布抽运光抽运时,晶体内部产生的温度场分布和球差变化,对抽运功率在其中的影响进行了分析,并对二阶超高斯光抽运球差最大的现象进行了理论分析.研究方法和结果具有普遍适用性,对不同实验环境下的激光器端面……