固体激光器中,激光晶体的加工工艺会对输出光整体质量产生影响,针对圆棒晶体球形端面球心位置偏离中心轴的缺陷,提出一种晶体端面球心位置测量方法.通过理论分析测试光路传输矩阵,求解球形端面反射光的位置与角度关系,得到圆棒晶体球形端面球心位置与入射光高度及球形端面反射光斑位置间的关系.实验获得测试光在晶体端面不同入射高度时光阑上球形端面反射光斑距离通光孔的距离,计算球形端面球心位置与中心轴的偏离量.对两种规格4根晶体进行测量,2根3晶体与中心轴的垂直距离分别为2.55 mm、1.1 mm,2根4晶体与中心轴的垂直距离为3.25 mm、0.9 mm,分析了晶体球形端面球心位置工艺误差产生的原因.

建立了激光晶体热传导模型。通过求解泊松方程, 得到了不同Yb3+离子掺杂浓度的Yb∶YAG晶体内温度场分布及由此引起的光程差和热焦距, 求出了在不同泵浦半径下的端面温度分布。研究结果表明: 随着Yb3+离子掺杂浓度的增加, Yb∶YAG晶体端面中心温度升高, 晶体中心轴温度衰减加快, 热焦距变小；随着泵浦光斑半径的增大, 晶体端面中心温度降低。这一结论对改善Yb∶YAG晶体热效应提供了理论依据。

建立了激光晶体的热传导模型,通过求解泊松方程,得到激光晶体内温度和温度场分布,计算了由端面形变引起的光程差(OPD)和总的光程差,得到不同抽运功率下的热焦距,并通过实验进行了验证,实验结果与理论计算基本一致。当抽运功率为10 W,抽运光斑半径320 μm时,Nd:YVO4激光晶体端面形变引起的光程差占总的光程差的45%。抽运功率为24 W时,晶体热焦距为65.8 mm。提出激光晶体端面腔镜会加重激光晶体热透镜效应的结论。研究表明,对于大功率全固态激光器,由晶体端面形变引起的光程差对晶体热透镜效应有较大影响。对提高激光器的稳定性、研究晶体的热效应提供了理论依据。

为了对端抽运DPSSL的端面形变场进行测量，研究了LD端抽运下Nd∶YVO₄，Nd∶GdVO₄，Nd∶KGW晶体的端面形变。主要对具有轴对称性的不同抽运光的功率下所引起的端面形变进行了计算机模拟。先对温度场进行理论计算，建立理论模型，然后对形变进行理论计算，并用计算机模拟了它们的形变。得到了由形变导致的端面形变热透镜焦距与致热功率之间的关系曲线，另外得到Nd∶YAG，Nd∶YVO₄，Nd∶GdVO₄，Nd∶KGW晶体的端面形变场分布。结果表明，随着致热抽运功率的增大，端面形变热透镜焦距越来越短，均在10m以内变化，而在聚焦半径为0．45mm、光纤耦合15W时，晶体形变量在10μm以内。

以二极管端面泵浦固体激光器(DPL)为研究对象,研究了端面形变热效应对DPL参数的影响.将温度梯度和引力双折射热透镜效应等效为一个焦距为f的薄透镜,将端面形变等效为曲率半径为r的球面反射镜,根据谐振腔理论进行计算机模拟,将端面形变热效应从总的热效应中分开,研究发现,当引起的端面形变的曲率半径大于300 mm以后,温度梯度和引力双折射热透镜效应对DPL发散角的影响不大(腔长100 mm),而端面形变热效应对其有很大的影响.结果表明,随着端面形变参数r的减小,其输出振荡光的发散角和束腰半径越来越大.此研究直接指导端泵DPL的端面形变研究.依据此结论,就可直接从腔外通过测其远场发散角算出端面形变的大小.

用计算机模拟了在不同的泵浦光分布和不同的泵浦功率下其端面形变的大小.主要对具有轴对称性的泵浦光和沿竖直方向为高斯分布,水平方向为均匀分布的长条形泵浦光在不同的功率下所引起的端面形变进行了计算机模拟.所采用的方法是先对温度场进行理论计算,建立理论模型.然后,对形变进行理论计算,并用计算机模拟了形变.得到了形变导致的端面形变热透镜焦距与致热功率之间的关系曲线,目的在于进一步研究由于端面形变所引起的热效应.