全固态激光器透镜导管耦合系统优化设计与高效特性

本文主要探讨了高能量全固态激光器中关键的透镜导管耦合系统的设计与优化。激光二极管阵列（LDA）在出射光束的特性上存在空间分布不均和发散角较大的问题，这限制了其直接应用于端面抽运的固体激光器。为了改善这种状况，研究人员利用Zemax光学设计软件开发了一种专为全固态激光器设计的耦合系统，该系统的核心组成部分是快轴准直镜与透镜导管。 透镜导管在系统中的作用至关重要，其设计参数，如长度、输入面和输出面尺寸，以及输入端的球面曲率半径，直接影响到耦合效率和光束质量。本文详细研究了这些参数之间的相互关系，通过光线追迹技术进行了深入分析。具体来说，设计的透镜导管长度为22毫米，输入面尺寸为12毫米（快轴）×9毫米（慢轴），输出面尺寸则减小至3.5毫米×3.5毫米，输入端的球面曲率半径设定为14毫米。这样的设计使得系统的耦合效率达到了令人满意的90.7%，在距离输出端1毫米处，光束的发散角显著减小，快轴方向为0.38毫弧度，慢轴方向仅为0.02毫弧度。这样的优化使得抽运光和固体激光器的振荡光能实现良好的光束匹配，从而提高了激光器的整体性能。 整个设计过程中，Zemax软件的光线追迹功能起到了核心作用，它能够模拟光线在透镜导管内的传播路径，帮助工程师调整参数以获得最佳的光束整形效果。此外，关键词包括激光器、全固态激光器、透镜导管、耦合系统和光束追迹技术，这些都是设计过程中不可或缺的关键概念和技术手段。 这篇文章提供了一个实际应用案例，展示了如何通过精确的光学设计和优化，解决高能量全固态激光器中光束传输的问题，对于提高激光器的性能和效率具有重要的参考价值。通过本文的研究，可以为类似设备的设计和改进提供实用的理论基础和实践经验。