脉冲LD抽运Tm:LuAG声光调Q激光器的研究
本文选题:Tm:LuAG + 脉冲LD ; 参考:《长春理工大学》2015年硕士论文
【摘要】:脉冲LD抽运Tm:LuAG声光调Q激光器的输出激光波长为2.023μm,处于大气透过窗口,且为人眼安全波段,因此在军事、医疗等领域都具有非常重要的应用价值。为了能够得到高能量、高频率2μm激光输出,本论文从理论和实验两方面研究了脉冲LD抽运Tm:LuAG声光调Q激光器。首先,基于Tm:LuAG激光器准三能级跃迁理论,建立并求解了脉冲LD抽运Tm:LuAG激光器声光调Q速率方程,推导出抽运阈值、峰值功率、单脉冲能量、脉宽等一系列参量表达式,并进行数值模拟,为实验开展提供理论依据。其次,基于脉冲LD抽运单端键合Tm:LuAG晶体的热模型,模拟Tm:LuAG晶体瞬态温度以及热焦距随时间的变化规律,讨论晶体长度、掺杂浓度、脉冲LD激光器抽运方式、抽运功率等参数对Tm:LuAG晶体温度和热焦距的影响,为激光晶体参数的选择以及谐振腔的设计提供理论依据。再次,设计脉冲LD抽运Tm:LuAG声光调Q激光系统,确定脉冲LD抽运源参数、声光调Q参数、激光工作物质参数、谐振腔参数等。为缓解晶体热效应,提出两个脉冲LD间歇抽运两块单端键合晶体的方式,实现热效应自补偿,避免多余元器件的插入,提高谐振腔的稳定性。最后,搭建实验平台,测得Tm:LuAG晶体对抽运光源的吸收情况、Tm:LuAG晶体的热透镜焦距范围等,在此基础上开展脉冲LD抽运Tm:LuAG声光调Q激光器实验研究,得到重复频率为100Hz,单脉冲能量为2.25mJ,脉宽为5000μs的声光调Q激光输出,激光器输出中心波长为2023.0nm,光束质量为M2x为1.07,M2y为1.30。
[Abstract]:The pulse LD pumped TM: LuAG acoustooptic Q-switched laser has an output wavelength of 2.023 渭 m, which is in the atmospheric transmission window and is a safe band for human eyes, so it has very important application value in military, medical and other fields. In order to obtain high energy and high frequency 2 渭 m laser output, a pulsed LD pumped Tm: LuAG acoustooptic Q-switched laser is studied theoretically and experimentally in this paper. Firstly, based on the quasi-three-level transition theory of TM: LuAG laser, the acousto-optic Q-switched rate equation of pulsed LD pumped TM: LuAG laser is established and solved. A series of expressions such as pump threshold, peak power, single pulse energy and pulse width are derived. Numerical simulation is carried out to provide theoretical basis for experimental development. Secondly, based on the thermal model of pulsed LD pumping single terminal bonding Tm: LuAG crystal, the transient temperature and thermal focal length of TM: LuAG crystal are simulated, and the crystal length, doping concentration and pumping mode of pulsed LD laser are discussed. The influence of pump power and other parameters on the temperature and thermal focal length of TM: LuAG crystal provides a theoretical basis for the selection of laser crystal parameters and the design of resonator. Thirdly, the pulse LD pumped Tm: LuAG acousto-optic Q-switched laser system is designed to determine the parameters of pulse LD pump source, acousto-optic Q-switching, laser working material parameters, resonator parameters and so on. In order to alleviate the thermal effect of the crystal, a two-pulse LD intermittent pumping method is proposed to realize the self-compensation of the thermal effect, avoid the insertion of redundant components and improve the stability of the resonator. Finally, an experimental platform was set up to measure the absorption of TM: LuAG crystal to the pumped light source and the thermal lens focal length range of TM: LuAG crystal. Based on this, the experimental study of pulsed LD pumped TM: LuAG acoustooptic Q-switched laser was carried out. An acousto-optic Q-switched laser with repetition rate of 100Hz, single pulse energy of 2.25mJ and pulse width of 5000 渭 s is obtained. The output center wavelength of the laser is 2023.0nm, and the beam quality is 1.07m2y.
【学位授予单位】:长春理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN248
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,本文编号:2112140
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