LD端面抽运板条Tm:YAP调Q激光器研究

发布时间：2020-06-13 07:52

【摘要】：Tm:YAP激光器可输出1.9μm激光,处于中红外2μm波段,具有对人眼安全的特点,因此Tm:YAP激光器在激光雷达、激光医疗,光电对抗,材料加工及处理等领域中都能发挥出重要的作用。Tm:YAP激光晶体具有优良的机械和热力学性能,其发射的激光波长与Ho:YAP等晶体的吸收峰较为重合,因此还可作为光学参量振荡(OPO)的理想光源,输出3-5μm或8-12μm激光。然而,由于该晶体强烈的热透镜效应,会导致激光输出的功率受到限制。基于以上原因,本论文以主动调Q的LD端面抽运板条Tm:YAP激光器为主要研究内容,从理论与实验方面进行研究,期望提高激光器输出功率,为8-12μm激光器提供抽运源。理论上,本文首先通过分析Tm能级结构及脉冲运转的速率方程模型,得到了LD端面抽运Tm:YAP调Q激光器的速率方程模型和输出特性曲线。然后由热传导方程入手,分析了板条状和块状Tm:YAP晶体的光场分布以及温度分布。最后根据ABCD矩阵的稳区条件,分析了板条状和块状Tm:YAP晶体谐振腔的稳区范围,为实验开展提供理论依据。实验上,本文选用的激光晶体分别是尺寸为2×6×15mm~3的板条状晶体与3×3×15mm~3的块状晶体,两者皆为a轴切割,掺杂浓度为3at.%。本文先测量了板条和块状Tm:YAP晶体的热透镜焦距,再结合实验结果和理论分析,确定出激光谐振腔的参数。然后完成了LD端面抽运板条和块状Tm:YAP连续激光器实验研究和对比分析。LD双端抽运板条Tm:YAP激光器的抽运阈值为5.31W,当抽运功率为82.1W时,最大输出功率为24.57W,斜率效率为31.16%,光光转换效率为29.93%;LD双端抽运块状Tm:YAP激光器的抽运阈值为8.27W,抽运功率82.1W时,最大输出功率为20.58W,斜率效率为29.67%,光光转换效率为25.07%。最后完成了LD端面抽运板条和块状Tm:YAP调Q激光器实验研究和对比分析。LD双端抽运板条Tm:YAP脉冲激光器在重频为1kHz时得到脉宽38.95ns及490.12kW的峰值功率,在1kHz时得到的脉宽最窄,为22.44ns;LD双端抽运块状Tm:YAP脉冲激光器在重频为1kHz时得到最窄脉宽44.93ns及386.38kW的峰值功率。
【图文】：

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例如，为满足测风雷达对激光光源的需求，常采或 Ho:YAG 激光，，而为了提供 3-5μm、8-12μm 等中远红频、高峰值功率的Ho:YAG或Tm:YAP调Q激光。本文旨，为非线性频率变换中远红外激光提供理想的抽运源[14-激光再抽运 OPO 相比，采用调 Q Tm:YAP 激光直接作为激光器的整体结构[18]，一旦在应用中出现故障，可快速排P 激光器的研究现状做阐述与分析。激光器的研究现状P 块状晶体激光器研究现状尔滨工业大学报道了声光调 Q Tm:YAP 激光器，所用 m3的块状晶体，在重复频率为 5kHz 时，获得脉宽 80心波长为 1937nm，峰值功率 19.6kW，光光转换效率为。

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块状晶体激光器研究现状滨工业大学报道了声光调 Q Tm:YAP 激光器，所用3的块状晶体，在重复频率为 5kHz 时，获得脉宽波长为 1937nm，峰值功率 19.6kW，光光转换效率图 1.1 声光调 Q Tm:YAP 激光器装置图大学报道了声光调 Q Tm:YAP 激光器，所用 T晶体，在重复频率为 1kHz 时，获得平均功率 157mJ，中心波长为 1989nm[18]。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN248.34

【参考文献】