Er 3+ /Yb 3+ 双掺1.55μm波段激光增益介质内部温度分布的实时测量研究
发布时间：2021-01-11 23:24
基于荧光强度比测温技术,本论文提出了一种简单直接的新型测温方案,解决了现有技术难以在固体激光器运转状态下实时准确测量增益介质内部温度分布的技术难题。论文主要包括三个部分:第一部分首先介绍了固体激光器中增益介质的热效应及其对激光运转性能的影响,然后详细分析并比较了现有各种测量增益介质温度分布的技术方案。第二部分详细介绍了荧光强度比测温技术原理,以及测量Er3+/Yb3+双掺激光晶体内部温度分布的意义。开展了Er3+/Yb3+:LuAl3（BO3）4（LuAB）晶体的变温上转换荧光实验,获得了该类晶体热耦合能级荧光强度比值与温度的对应关系。第三部分基于荧光强度比测温技术,分别测量了 1.55μm波段激光运转状态下,Er3+/Yb3+:YA13（BO3）4（YAB）和Er3+/Yb3+:LuAB晶体内部沿激光传播路径上的温度分布情况。同时,还分析研究了不同激光工作参数,比如入射泵浦功率、输出镜透过率、泵浦光光腰半径以及输出功率,对晶体内部温度分布的影响规律。
【文章来源】：福建师范大学福建省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３?（ａ）?Ｅｒ３＋／Ｙｂ３＋丄ｕＡＢ晶体在９８０ｎｍ激发下的变温上转换荧光谱；（ｂ）不同温度下??Ｅｒ＾／Ｙｂ３—丄ｕＡＢ晶体２Ｈ１１／２—４１１５／２和４Ｓ３／２—４１１５／２跃迁对应谱带的积分荧光强度??
直接镀在激光晶体表面，在９７６ｎｍ波长处的透过率为９０％，在１．５－１．６ｎｍ波段的反??射率为９９．８％。两个凹面输出镜在１．５－１．６叫１波段的透过率分别为１．０％和３．６％，曲??率半径均为１００ｍｍ。腔长约为１００ｍｍ。图２．１给出了实验装置示意图。??Ｃｏｕｐｌｉｎｇ?Ｃｏｕｐｌｉｎｇ?Ｅｒ１＋／Ｙｂ３＋：ＹＡＢ?ｃｒｙｓｔａｌ??Ｆｉｂｅｒ?Ｌｅ，ｎｓｅ＼??９７６ｎｎｉ?ｍ?／?＼?｜Ｍ?ＯＭ??雜?ｆｌ?０ｉ－??＼Ｊ?ｗ?，?ｔｈ．』??Ｓａｐｐｈｉｒｅ?”??１．５－１．６?ｊｘｍ?ｌａｓｅｒ??图２．１?Ｅｒ３＋／Ｙｂ３＋：ＹＡＢ晶体在９７６ｎｍ波长ＬＤ泵浦下实现丨．５５叩１激光运转装置图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｅｔｕｐ?ｏｆ?ｔｈｅ?９７６ｎｍ?ＬＤ?ｐｕｍｐｅｄ?Ｅｒ３＋／Ｙｂ３＋：ＹＡＢ?１．５５＾１１１?ｌａｓｅｒ??图２．２给出了栗浦光光腰半径为６（Ｖｍ，输出镜透过率为３．６％，入射泵浦功率??分别为３．９和５．３８Ｗ时，Ｅｒ＾／ＹｂｈＹＡＢ晶体的输出激光光谱。当入射泵浦功率为??３．９Ｗ时，输出激光波长在１５５８ｎｍ附近；当入射泵浦功率为５．３８Ｗ时，输出激光波??长在１５５１ｎｍ和１５５８ｎｍ附近。随着入射泵浦功率的增大，输出波长向短波方向移??动，其主要原因是由于反转粒子数的增多导
１５４８?１５５０?１５５２?１５５４?１５５６?１５５８?１５６０??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??图２．２输出镜透过率为３．６％，泵浦光光腰半径为６〇ｎｍ时，不同入射泵浦功率下??Ｅｒ＾／ＹｂＡＹＡＢ晶体的激光光谱??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?Ｌａｓｅｒ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｅｒ３＋Ａｒｂ３＇ｌ＇：ＹＡＢ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐｕｍｐ?ｐｏｗｅｒｓ?ｗｉｔｈ?ｐｕｍｐ?ｂｅａｍ??ｗａｉｓｔ?ｒａｄｉｕｓ?ｏｆ?６０（ａｍ?ａｎｄ?ｏｕｔｐｕｔ?ｍｉｒｒｏｒ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｏｆ?３．６％??图２．３给出了当泵浦光光腰半径为６０ｐｍ时，不同输出镜透过率下Ｅｒ＾／ＹｂｔＹＡＢ??晶体１．５５ｐｍ波段激光输出功率随入射泵浦功率的关系图。当输出镜透过率为１．０％??时，泵浦阈值功率为１．１６Ｗ，斜率效率为９．３％，在５．３８Ｗ泵浦下的输出功率约为??０．３４Ｗ。当输出镜透过率为３．６％时，泵浦阈值功率为１．５５Ｗ，斜率效率Ｔ１为１６．３％，??在５．３８Ｗ泵浦下的输出功率约为０．３９Ｗ。表２．１给出了不同泵浦光光腰半径下??０４＇?■?Ｔ＝１．０％，ｔｉ＝９．３％??〇?＃?Ｔ＝３．６％，ｒ｜＝１６．３％??Ｉ－?ｙ??ｉ?／??■?■参??０．０?－Ｊ?■?ｒ＊?＇?１?＇?１?＇?１???０?１?２?３?４?５??Ｉｎｃｉｄｅｎｔ?ｐｕｍｐ?ｐｏｗｅｒ?（Ｗ）??图２．３不同输出镜透过率下，Ｅｒ３＋／Ｙｂ３＋：ＹＡＢ晶体在泵浦光光腰半径为６０ｐｍ时输出功率随
【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体泵浦盘片激光器的技术发展[J]. 崔文达,韩凯,王红岩,华卫红,许晓军. 激光与红外. 2016(04)
[2]电气设备中远距离荧光测温技术研究[J]. 宋伟,李东坚,谢伟,张文松,寇晓阔. 光子学报. 2015(01)
[3]工作状态下激光晶体内部温度分布实时的检测[J]. 肖尧,程寅,王石语,过振,蔡德芳,文建国,李兵斌. 电子科技. 2010(07)
[4]全固态激光器方形倍频晶体KTP温度场的研究[J]. 李隆,史彭,刘小芳,白杨,白晋涛. 激光技术. 2005(04)
[5]单端泵浦激光晶体温度分布的半解析热分析[J]. 李隆,史彭,白晋涛. 西安交通大学学报. 2004(04)
本文编号：2971674
【文章来源】：福建师范大学福建省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３?（ａ）?Ｅｒ３＋／Ｙｂ３＋丄ｕＡＢ晶体在９８０ｎｍ激发下的变温上转换荧光谱；（ｂ）不同温度下??Ｅｒ＾／Ｙｂ３—丄ｕＡＢ晶体２Ｈ１１／２—４１１５／２和４Ｓ３／２—４１１５／２跃迁对应谱带的积分荧光强度??
直接镀在激光晶体表面，在９７６ｎｍ波长处的透过率为９０％，在１．５－１．６ｎｍ波段的反??射率为９９．８％。两个凹面输出镜在１．５－１．６叫１波段的透过率分别为１．０％和３．６％，曲??率半径均为１００ｍｍ。腔长约为１００ｍｍ。图２．１给出了实验装置示意图。??Ｃｏｕｐｌｉｎｇ?Ｃｏｕｐｌｉｎｇ?Ｅｒ１＋／Ｙｂ３＋：ＹＡＢ?ｃｒｙｓｔａｌ??Ｆｉｂｅｒ?Ｌｅ，ｎｓｅ＼??９７６ｎｎｉ?ｍ?／?＼?｜Ｍ?ＯＭ??雜?ｆｌ?０ｉ－??＼Ｊ?ｗ?，?ｔｈ．』??Ｓａｐｐｈｉｒｅ?”??１．５－１．６?ｊｘｍ?ｌａｓｅｒ??图２．１?Ｅｒ３＋／Ｙｂ３＋：ＹＡＢ晶体在９７６ｎｍ波长ＬＤ泵浦下实现丨．５５叩１激光运转装置图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｅｔｕｐ?ｏｆ?ｔｈｅ?９７６ｎｍ?ＬＤ?ｐｕｍｐｅｄ?Ｅｒ３＋／Ｙｂ３＋：ＹＡＢ?１．５５＾１１１?ｌａｓｅｒ??图２．２给出了栗浦光光腰半径为６（Ｖｍ，输出镜透过率为３．６％，入射泵浦功率??分别为３．９和５．３８Ｗ时，Ｅｒ＾／ＹｂｈＹＡＢ晶体的输出激光光谱。当入射泵浦功率为??３．９Ｗ时，输出激光波长在１５５８ｎｍ附近；当入射泵浦功率为５．３８Ｗ时，输出激光波??长在１５５１ｎｍ和１５５８ｎｍ附近。随着入射泵浦功率的增大，输出波长向短波方向移??动，其主要原因是由于反转粒子数的增多导
１５４８?１５５０?１５５２?１５５４?１５５６?１５５８?１５６０??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??图２．２输出镜透过率为３．６％，泵浦光光腰半径为６〇ｎｍ时，不同入射泵浦功率下??Ｅｒ＾／ＹｂＡＹＡＢ晶体的激光光谱??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?Ｌａｓｅｒ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｅｒ３＋Ａｒｂ３＇ｌ＇：ＹＡＢ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐｕｍｐ?ｐｏｗｅｒｓ?ｗｉｔｈ?ｐｕｍｐ?ｂｅａｍ??ｗａｉｓｔ?ｒａｄｉｕｓ?ｏｆ?６０（ａｍ?ａｎｄ?ｏｕｔｐｕｔ?ｍｉｒｒｏｒ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｏｆ?３．６％??图２．３给出了当泵浦光光腰半径为６０ｐｍ时，不同输出镜透过率下Ｅｒ＾／ＹｂｔＹＡＢ??晶体１．５５ｐｍ波段激光输出功率随入射泵浦功率的关系图。当输出镜透过率为１．０％??时，泵浦阈值功率为１．１６Ｗ，斜率效率为９．３％，在５．３８Ｗ泵浦下的输出功率约为??０．３４Ｗ。当输出镜透过率为３．６％时，泵浦阈值功率为１．５５Ｗ，斜率效率Ｔ１为１６．３％，??在５．３８Ｗ泵浦下的输出功率约为０．３９Ｗ。表２．１给出了不同泵浦光光腰半径下??０４＇?■?Ｔ＝１．０％，ｔｉ＝９．３％??〇?＃?Ｔ＝３．６％，ｒ｜＝１６．３％??Ｉ－?ｙ??ｉ?／??■?■参??０．０?－Ｊ?■?ｒ＊?＇?１?＇?１?＇?１???０?１?２?３?４?５??Ｉｎｃｉｄｅｎｔ?ｐｕｍｐ?ｐｏｗｅｒ?（Ｗ）??图２．３不同输出镜透过率下，Ｅｒ３＋／Ｙｂ３＋：ＹＡＢ晶体在泵浦光光腰半径为６０ｐｍ时输出功率随
【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体泵浦盘片激光器的技术发展[J]. 崔文达,韩凯,王红岩,华卫红,许晓军. 激光与红外. 2016(04)
[2]电气设备中远距离荧光测温技术研究[J]. 宋伟,李东坚,谢伟,张文松,寇晓阔. 光子学报. 2015(01)
[3]工作状态下激光晶体内部温度分布实时的检测[J]. 肖尧,程寅,王石语,过振,蔡德芳,文建国,李兵斌. 电子科技. 2010(07)
[4]全固态激光器方形倍频晶体KTP温度场的研究[J]. 李隆,史彭,刘小芳,白杨,白晋涛. 激光技术. 2005(04)
[5]单端泵浦激光晶体温度分布的半解析热分析[J]. 李隆,史彭,白晋涛. 西安交通大学学报. 2004(04)
本文编号：2971674
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