914nm LD端面泵浦电光腔倒空全固态激光器研究

发布时间：2020-05-22 03:59

【摘要】：高重频大能量窄脉宽固体激光器,因其具有重复频率高、脉冲宽度窄以及峰值功率高等优势,已被广泛应用于激光工业、超远距离测量、光电雷达、激光对抗等领域。例如:在加工工业中被用来完成钻孔、焊接、切割和快速成型等;在雷达探测中被用来进行遥感测距、成像制图等;在IT行业中被用做光通信,光存储和光信息处理的光源;在现代科学研究中被广泛应用于激光核聚变、光谱分析、诱导化学反应等,因此对其进行研究是非常有意义的。本研究围绕设计实现结构紧凑、重复频率7kHz、单脉冲能量大于5mJ、脉冲宽度小于5ns的激光器这一目标,以全固态激光器的优势为切入点进行了发展及现状调研。首先针对1064nm激光谱线从四能级速率方程理论出发,分析了LD端面泵浦激光器的泵浦光场及振荡光场分布特性以及模式匹配对激光器输出功率及斜效率的影响。通过?采用光纤耦合输出的914nm半导体激光器作泵浦源提高量子效率;?选用对泵浦波长吸收系数较低的低掺杂浓度的Nd:YVO_4晶体减小热透镜效应的影响,并采用双晶体串接结构来保证晶体充分能吸收泵浦光;?通过优化泵浦光与振荡光的模式匹配参数提高了激光器的光光转换效率。经过理论分析和实验研究优化确定了实现高重频大能量窄脉宽激光器所需的谐振腔长度、最佳泵浦位置、触发延时等参数。实验采用电光腔倒空技术和双棒串接结构,通过减小热透镜效应的影响并保证振荡光与抽运光的良好模式匹配,实现了高重频、大能量、窄脉宽1064 nm线偏振脉冲激光输出。激光器采用914nm光纤耦合半导体激光器端面抽运Nd:YVO_4晶体,以BBO普克尔盒作为电光开关。在重复频率7kHz的条件下,谐振腔腔长450mm,晶体吸收功率为79.6W时,获得了脉冲宽度4ns,单脉冲能量5mJ,最大平均输出功率35W,峰值功率1.25MW,光束质量M~2为1.58的稳定脉冲激光输出,对应的光光转换效率为44%。
【图文】：

结果如图 2-1 所示。从图2-1 中可以看出，随着i t n n值的增加，f i n n的值在减小。因为对确定的激光器参量和泵浦参量来说，阈值反转粒子数密度t n是不变的，，即随着初始反转粒子数i n的增加，最终反转粒子数密度和初始反转粒子数密度的比f i n n在减小，也就是说有更多比例的反转粒子数被用来产生激光脉冲。因为激光脉冲宽度 t的表达式为：1 lni frii ttn nt tnn nn （2-29）腔内光子寿命的表达式为：'rlt c （2-30）

北京工业大学工学硕士学位论文29）和式（2-30）我们可以看出，脉冲宽度的大小正比于腔长'l ，反比于谐振腔单程损耗 ，所以为了缩小谐振腔的长度，增加谐振腔的损耗，但输出损粒子数密度t n的值将增大，会导致光子脉冲不能快降沿变宽。在一定条件下我们对脉冲宽度 t与i n 关系曲线如图 2-2 所示。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN248.1

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 崔雪龙;张海濵;张峰;王静;李欣;陈丽娟;周城;陈涛;;3 ns RTP电光腔倒空调Q激光器[J];山东交通学院学报;2015年01期

2 石朝辉;刘学松;黄玉涛;闫莹;余锦;樊仲维;;500 kHz,6 ns高重复频率电光腔倒空Nd:YVO_4激光器[J];中国激光;2014年10期

3 罗威;董文锋;杨华兵;许鹏程;唐志凯;;高功率激光器发展趋势[J];激光与红外;2013年08期

4 易予生;陈晓光;刘超;;航天器交会对接激光雷达成像技术[J];电子科技;2012年10期

5 张晓东;;激光加工成本分析[J];经营管理者;2011年23期

6 张冬燕;王戎瑞;;高功率中红外激光器的进展[J];激光与红外;2011年05期

7 余锦;张雪;刘洋;樊仲维;赵天卓;麻云凤;张晶;王培峰;;LD泵浦高功率高斜效率Nd:YVO_4声光调Q激光器[J];强激光与粒子束;2011年02期

8 陈利;贾友;张尔严;;激光雷达技术及其应用[J];河南理工大学学报(自然科学版);2009年05期

9 冯承勇;樊仲维;崔建丰;郭芳;周正生;褚少伟;赵天卓;麻云凤;;高光束质量短脉宽电光腔倒空Nd:YLF激光器[J];光电子.激光;2009年01期

10 张海昆鸟;赵圣之;杨克建;陈新莲;;LD泵浦Nd:YVO_4声光调Q激光的脉宽控制[J];济南大学学报(自然科学版);2007年04期

相关硕士学位论文 前2条

1 贾玲;半导体泵浦调Q固体激光器[D];长春理工大学;2010年

2 黄海涛;1.3μm全固态调Q激光特性研究[D];山东师范大学;2008年

本文编号：2675404