Tm:YAG环形腔单纵模激光器的研究
发布时间：2020-12-14 12:31
2μm激光具有对人眼安全、处在水和CO2的吸收峰、位于大气透明窗口内等诸多优点,使得2μm单纵模激光器在窄线宽激光应用中具有明显优势。2μm单纵模激光广泛应用于多普勒激光测风雷达、差分吸收激光雷达、高分辨率光谱学等技术领域。在单纵模激光实现方案中,基于法拉第效应的环形腔法在实现窄线宽、波长可调谐单纵模激光上具有明显优势。掺Tm3+激光介质在2μm波段有较宽的发射谱区,利于实现较大范围的波长调谐。因此,研究环形腔Tm:YAG单纵模激光器很有意义。由于陶瓷相对于晶体具有诸多优点,开展陶瓷Tm:YAG单纵模激光器的研究也颇有意义。鉴于此,本文的研究可以概括为以下内容:首先,以Tm:YAG激光器的准三能级系统为核心建立了激光器的速率方程,并基于此对环形腔Tm:YAG激光器的输出特性进行了数值计算,给出了泵浦束腰半径、输出镜透过率等对输出功率特性的影响。通过理论和实验测量双重手段分析了Tm:YAG晶体的热透镜焦距和泵浦功率及泵浦光斑半径的关系。其次,基于旋光器的工作原理研究了环形腔单向运转的实现方法,设计了基于旋光器、半波片和选偏腔镜共同作用的方案。对法布里-珀罗（F-P）标准具选纵模进行了原理...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
组合腔法选单纵模原理图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文应，反转粒子数消耗及分布均匀，就可以通种利用消除空间烧孔效应的单纵模激光实现 1-3，这是李莉等人在 2017 年实验所采用的体，离子浓度分别为：Tm3+(6at.%)、Ho3+TFP 为具有偏振选择功能，在激光 45°入透。QWP1 和 QWP2 是两块 2μm 1/4 波片 1/4 波片的快轴成 90°，并正好与 TFP 的播的激光在晶体位置处为旋向不同的圆偏振间的光强为一定值，晶体上的光强分布均匀纵模激光。实验中，加入 F-P 标准具进一mW 的 2090.9nm 单纵模激光，激光光束质浦阈值约为 3.13W。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文目前，腔内插入“光学二极管”实现单向的研究集中在利用声光调制器和第效应的两种方案。下面首先介绍基于声光调制器的突出研究成果。2017 年，哈尔滨工业大学的吴婧等开展了基于声光 Q 开关的 Ho:YVO4腔单纵模激光器[41]，实验装置如图 1-5 所示。Ho 离子掺杂浓度为 0.6at.% 20mm。泵浦源采用 1938nm 的 Tm:YAP 固体激光器，通过透镜组变换得光斑半径为 0.1mm。设计了蝴蝶形谐振腔，M1、M2 的曲率半径分别为 40300mm。声光 Q 开光以稍微偏离布拉格角放置，对不同偏振的入射光有不效率。通过两个半波片的作用，最终实现单向运转。在吸收泵浦功率 4.4获得 941mW 的单纵模振荡，激光波长为 2053.9nm，吸收泵浦斜率效率。且得到了近衍射极限的单纵模激光（M2=1.1）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于扭转模腔的L形单纵模Tm,Ho:YAG激光器[J]. 李莉,鞠有伦,戴通宇,陈方. 激光与光电子学进展. 2017(08)
[2]High power single-longitudinal-mode Ho3+:YVO4 unidirectional ring laser[J]. 吴婧,鞠有伦,姚宝权,戴通宇,张振国,段小明,王月珠. Chinese Optics Letters. 2017(03)
[3]2μm星载相干测风激光雷达风速及风向误差建模与分析[J]. 步志超,陈思颖,张寅超,陈和,郭磐,葛宪莹. 红外与毫米波学报. 2015(04)
[4]2.1 μm Ho:LuAG ceramic laser intracavity pumped by a diode-pumped Tm:YAG laser[J]. 杨晓芳,黄海涛,沈德元,朱鹤元,唐定远. Chinese Optics Letters. 2014(12)
[5]激光超声技术在航空碳纤维复合材料无损检测中的应用[J]. 张昭,肖迎春,李闵行,郭佳,王倩. 航空工程进展. 2014(03)
[6]Analysis and compensation of thermal lens effects in Tm:YAP lasers[J]. 姚宝权,田义,王维,李纲,王月珠. Chinese Optics Letters. 2010(10)
[7]LD抽运Cr,Tm,Ho∶YAG微片激光器单纵模运转特性的研究[J]. 林志锋,张云山,高春清,高明伟. 物理学报. 2009(03)
本文编号：2916412
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
组合腔法选单纵模原理图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文应，反转粒子数消耗及分布均匀，就可以通种利用消除空间烧孔效应的单纵模激光实现 1-3，这是李莉等人在 2017 年实验所采用的体，离子浓度分别为：Tm3+(6at.%)、Ho3+TFP 为具有偏振选择功能，在激光 45°入透。QWP1 和 QWP2 是两块 2μm 1/4 波片 1/4 波片的快轴成 90°，并正好与 TFP 的播的激光在晶体位置处为旋向不同的圆偏振间的光强为一定值，晶体上的光强分布均匀纵模激光。实验中，加入 F-P 标准具进一mW 的 2090.9nm 单纵模激光，激光光束质浦阈值约为 3.13W。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文目前，腔内插入“光学二极管”实现单向的研究集中在利用声光调制器和第效应的两种方案。下面首先介绍基于声光调制器的突出研究成果。2017 年，哈尔滨工业大学的吴婧等开展了基于声光 Q 开关的 Ho:YVO4腔单纵模激光器[41]，实验装置如图 1-5 所示。Ho 离子掺杂浓度为 0.6at.% 20mm。泵浦源采用 1938nm 的 Tm:YAP 固体激光器，通过透镜组变换得光斑半径为 0.1mm。设计了蝴蝶形谐振腔，M1、M2 的曲率半径分别为 40300mm。声光 Q 开光以稍微偏离布拉格角放置，对不同偏振的入射光有不效率。通过两个半波片的作用，最终实现单向运转。在吸收泵浦功率 4.4获得 941mW 的单纵模振荡，激光波长为 2053.9nm，吸收泵浦斜率效率。且得到了近衍射极限的单纵模激光（M2=1.1）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于扭转模腔的L形单纵模Tm,Ho:YAG激光器[J]. 李莉,鞠有伦,戴通宇,陈方. 激光与光电子学进展. 2017(08)
[2]High power single-longitudinal-mode Ho3+:YVO4 unidirectional ring laser[J]. 吴婧,鞠有伦,姚宝权,戴通宇,张振国,段小明,王月珠. Chinese Optics Letters. 2017(03)
[3]2μm星载相干测风激光雷达风速及风向误差建模与分析[J]. 步志超,陈思颖,张寅超,陈和,郭磐,葛宪莹. 红外与毫米波学报. 2015(04)
[4]2.1 μm Ho:LuAG ceramic laser intracavity pumped by a diode-pumped Tm:YAG laser[J]. 杨晓芳,黄海涛,沈德元,朱鹤元,唐定远. Chinese Optics Letters. 2014(12)
[5]激光超声技术在航空碳纤维复合材料无损检测中的应用[J]. 张昭,肖迎春,李闵行,郭佳,王倩. 航空工程进展. 2014(03)
[6]Analysis and compensation of thermal lens effects in Tm:YAP lasers[J]. 姚宝权,田义,王维,李纲,王月珠. Chinese Optics Letters. 2010(10)
[7]LD抽运Cr,Tm,Ho∶YAG微片激光器单纵模运转特性的研究[J]. 林志锋,张云山,高春清,高明伟. 物理学报. 2009(03)
本文编号：2916412
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2916412.html
