单掺Ho:SYSO混合晶体2微米激光特性的研究

发布时间：2020-10-19 11:44

　　 2μm波段是大气传输的窗口,同时还是人眼的安全波段,特别是这个波段覆盖着很多分子的吸收峰(如H2O、CO2、NO2等)。由于这些特殊性质,发射波长在2μm的激光被广泛地应用到激光通信、医疗领域、大气污染监测等科学技术领域中。近看来,随着各个应用技术领域需求的发展,不断探索常温运行的新型单掺Ho激光器极具现实意义。本论文以新型单掺Ho:SYSO混合晶体为研究对象,从以下几个方面开展了新型Ho:SYSO混合晶体2μm激光特性的研究工作。首先,运用Mc Cumber和Judd-Ofelt理论研究了Ho:SYSO晶体的光谱特性。在室温下测量的Ho:SYSO晶体的吸收光谱,计算出了晶体的有效发射截面,进而计算出晶体能级寿命。最后通过发射截面和吸收截面计算出晶体的增益截面,并与相同掺杂浓度的Ho:SSO晶体进行对比分析。结果表明,Ho:SYSO晶体的最强吸收峰位于1943nm处,受激吸收截面为1.24×10-20 cm2,其最强发射峰位于2036nm处,受激发射截面为2.13×10-20cm2,峰值半高宽为114nm。5I7能级寿命为1.9ms。在理论上,根据单掺Ho激光器的准二能级速率方程模型,分析了饱和反转粒子数、阈值反转粒子数与温度之间的关系,还分析了输出镜透过率等参数对输出功率的影响。通过建立晶体的热传导方程,求解出运转过程中晶体的温度分布,同时计算出晶体的热透镜与泵浦功率的关系。结果表明,在常温下工作时热焦距ft h150mm;泵浦功率为15W时,晶体内最大温差(35)T=16°C。在实验上,研究了不同透过率对Ho:SYSO激光器输出功率和输出光谱的影响。此外,还研究了谐振腔长度,晶体工作温度对激光输出的影响。在晶体工作温度为283K,输出耦合透过率为11.7%,泵浦功率为12.8W时,获得了输出波长在2108.5nm附近的激光输出。激光器最大输出功率为1.88W,相应的斜效率为14.1%,光束质量为1.05。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN248
【部分图文】：

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文为 16W 时，获得了 λ=2011nm，功率为 3W 的激光方面，取得了波长范围 2050~2160nm 的宽带调谐激已报导的单掺 Ho 激光器中最大的可调谐范围，其图 1-1 所示；在单频输出方面，采用双珀罗标准具m，最大输出功率为 590mW，光束质量 M2=1.17 的

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文，然后测量晶体在各个波长的发射强度，但是对 本就是它的一个发射波长，没有将这个波长的光更长一点的波长附近符合的比较好，接下来讨论果看出，在 2.036μm 处有最大的发射截面em=2.的能级辐射寿命 =1/A=1.9ms，半高半宽度为 11的吸收光谱和发射光谱em=1.12×10-20cm2 [46]。无大发射截面都将近增大了一倍，所以 SYSO 晶体 功 率 和 更 大 的 激 光 输 出 。 Ho:SSO 晶 体 对 应，可见新晶体的辐射寿命也有明显的提高。

晶体的能级结构体中泵浦光吸收和激光发射均在5I8和5I7的光器属于有带内泵浦(1.94μm 2.1μm)的准二来说带内泵浦这种方式显著的优势就是泵浦接近，量子亏损很小，只有微弱的中间能级故而激光器的在运转过程中产生的热负载比理很友好，利于高效率的激光器运转。 1940nm 附近的泵浦光，然后通过交叉弛豫一个粒子数布居，因此其理论泵浦量子效激光器的一个显著特点。由于上转换效应的主粒子)通过自发辐射弛豫到基态5I8上，同吸收辐射的能量而跃迁到更高的能级，如图。记5I8、5I7、5I6和5I5能带分别为 1、2、示意图如 3-1 所示。
【参考文献】

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本文编号：2847152