基于Nd:YAG晶体的LD泵浦声光调Q激光器的研究

发布时间：2020-03-23 17:28

【摘要】：自20世纪八十年代末出现LD泵浦的全固体激光器以来,激光技术领域发生了翻天覆地的变化。全固态激光器以其高输出功率、高脉冲能量、超短脉宽和光束质量好等优点广泛应用于医疗、通信、印刷、科研、材料加工及军事等领域,以结构紧凑、使用寿命长,工作性能稳定等优势成为研究热点,推动了传统产业和新兴产业的发展。本文围绕LD侧泵的声光调Q激光器展开工作,对Nd:YAG固体声光调Q激光器进行理论分析和实验研究,主要内容为:1.简要介绍了全固态激光器的发展历程,近年来Nd:YAG在激光器中的应用以及调Q激光器发展概况。2.首先简述了二极管固体激光介质的要求,并对常用的固体激光介质进行了分析比较;简单介绍了Nd:YAG物理性能和激光性能,给出其物光特性、能级跃迁结构和光谱特性;对LD常用的三种泵浦方式的优劣进行说明。3.首先简述了调Q的基本原理;然后再调Q方式的不同简要说明了主动调Q与被动调Q的异同及它们的主要调Q类型;最后详细介绍了声光调制原理和基于声光调制器的声光调Q技术。4.理论研究了调Q速率方程组,并利用四阶龙格—库塔法对其进行了详细数值模拟,得到了得到了调Q方程的数值仿真,损耗、腔长、初始光子数密度和初始反转粒子数密度对脉冲波形的影响。损耗越大,腔长越长,脉冲的光子数密度的峰值越小,脉宽减小。初始光子数密度和初始反转粒子数密度增加,脉冲上升沿建立的时间缩短。初始光子数密度增加,光子数密度的峰值无明显变化;脉宽基本无变化。随着初始反转粒子数密度增加,光子数密度的峰值明显增加;脉宽基本无变化。5.采用平平腔进行了静态输出光和侧泵调Q的实验。在静态时,当电流为21A,最大输出功率为60W,相应的光光转换效率为12.98%。在Q开关关断状态下测量漏出光功率与Q开关右间距的关系,在右间距为5.00mm时,漏出的最低光功率约为6W。在Q开关常出光的状态下,测量了输出功率随调Q频率的变化。
【图文】：

能级图,能级图,吸收带

图 2.1 Nd:YAG 的能级图[71]Fig. 2.1 Energy level diagram of Nd:YAG级图 2.1 所示，对激光有贡献的主要吸收带有五条,其中心波长和:3 m922724924I G G8 m722524924I G G5 m324724924I F S1 m922524924I F H7 m324924I F带宽约为 300 ，其中以 0.75μm 和 0.81μm 为中心的两个吸收带的出了在温度 300K 时的吸收光谱,如图 2.2 所示。

吸收光谱,吸收光谱,无辐射弛豫,跃迁能

图 2.2 300K 时 Nd:YAG 吸收光谱Fig. 2.2 Nd:YAG absorption spectra at 300K泵浦下，，Nd3+由基态跃迁到各吸收能级后,很快通过无辐射弛豫跃迁向下能级自发辐射产生荧光。图 2.3 为 YAG 激光输出附近 Nd3+相应的跃迁能级。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN248

【参考文献】