Nd:GdVO4固体激光器的热沉积百分比：理论计算与实验测量

该文档详细探讨了高功率固体激光器中的热沉积百分比的精确计算与测量方法，特别是在 Nd:GdVO4 固体激光器系统中的应用。热沉积百分比是衡量激光介质内热量产生的重要指标，它影响激光器的性能和稳定性。 在固体激光器中，Nd:GdVO4 晶体作为一种优秀的增益介质，因其物理和光学特性而受到关注。文章介绍了 Nd:GdVO4 的基本属性，包括其在912nm的准三能级系统以及1064nm和1342nm的四能级系统。通过理论分析，探讨了四能级、三能级以及准三能级系统的工作原理和差异。 热沉积的计算涉及到多种物理过程，包括自发辐射、受激辐射、能量传输上转换和激发态吸收。文章详细解释了这些过程如何产生热量，并计算了它们相对于泵浦能量的百分比。通过引入能量传输上转换和激发态吸收到速率方程组，利用 MATLAB 进行数值计算，得出了不同物理过程参与的粒子数与泵浦功率的关系。 实验结果显示，受激辐射和激发态吸收的粒子数随泵浦功率增加，而自发辐射和能量传输上转换的粒子数则随泵浦功率减少。这导致了在受激辐射下总热沉积百分比随着泵浦功率的增加而增加。 为了实际测量热沉积百分比，设计了一个激光二极管端面泵浦的 Nd:GdVO4 固体激光器系统，并利用热电制冷器来监控和降低系统的温度。通过对热电制冷器电流的测量，可以计算出激光介质产生的热量，进而得到热沉积百分比。实验数据与理论计算结果吻合良好，证实了热沉积百分比与泵浦功率成正比。 总结来说，这份资料详细阐述了固体激光器中热效应的研究，特别是 Nd:GdVO4 激光器的热沉积百分比计算和测量技术，对于理解和优化高功率固体激光器的热管理具有重要价值。关键词包括固体激光器、热效应、热沉积百分比、激发态吸收和能量传输上转换。