高功率Ho：YAG振荡器及泵浦的中长波红外固体激光器研究
发布时间：2022-10-20 16:32
处于大气传输窗口的2μm波段、中红外3-5μm波段和长波红外8-12μm波段激光在激光雷达、激光成像、化学遥感、环境监测、激光医疗和国防军事等领域都有广阔的应用前景。在实现宽调谐的高功率中长波红外固体激光输出方面,光学非线性频率变换技术具有明显的技术优势。在可实现中长波红外激光输出的非线性晶体中,磷锗锌（ZnGeP2,ZGP）晶体具有机械强度高、热导率好和有效非线性系数高的优点,是目前获取中长波红外激光的首选介质。本论文优化提升了2.09μm Ho:YAG激光器的输出性能,并以之为泵浦源,对ZGP光学参量振荡器（Optical Parametric Oscillator,OPO）和光学参量放大器（Optical Parametric Amplifier,OPA）进行了研究,最终获得了超过100W的3-5μm和超过10W的8-10μm中、长波红外激光输出。在理论和实验上对Ho:YAG固体激光器进行了研究。建立了单掺Ho:YAG激光器输出性能评估的理论分析模型,结合泵浦源、谐振腔和Ho:YAG晶体的参数,分析了相关参数对激光器输出性能的影响,理论上给出了各个参数的优化...
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 单掺Ho~(3+)离子 2μm激光器的发展状况
1.2.1 单掺Ho~(3+)石榴石激光器
1.2.2 单掺Ho~(3+)氟化物激光器
1.2.3 单掺Ho~(3+)硅酸盐激光器
1.2.4 单掺Ho~(3+)钒酸盐激光器
1.3 中长波红外固体激光器研究现状
1.3.1 常用的中长波红外非线性光学晶体
1.3.2 3-5μm ZGP中波红外固体激光器
1.3.3 8-10μm ZGP长波红外固体激光器
1.4 对国内外研究现状分析
1.5 本论文的主要研究内容
第2章 高功率Ho:YAG固体激光器理论和实验研究
2.1 引言
2.2 Ho:YAG晶体物理及光谱特性分析
2.2.1 Ho:YAG晶体物理特性分析
2.2.2 Ho:YAG晶体光谱特性分析
2.3 连续波运转Ho:YAG激光器速率方程理论研究
2.3.1 连续波运转Ho:YAG激光器速率方程组的建立和求解
2.3.2 连续Ho:YAG激光器输出性能的建模分析
2.4 Ho:YAG晶体热效应分析
2.4.1 双端泵浦Ho:YAG晶体热分布模型的建立
2.4.2 双端泵浦Ho:YAG晶体温度场分布
2.4.3 Ho:YAG晶体热透镜效应分析
2.5 Ho:YAG激光器的实验研究
2.5.1 双端泵浦单晶体Ho:YAG激光器实验装置
2.5.2 激光器谐振腔结构稳定性分析
2.5.3 单晶体Ho:YAG激光器输出特性研究
2.5.4 双晶体Ho:YAG激光器输出特性研究
2.6 本章小结
第3章 光学参量振荡和光学参量放大理论研究
3.1 引言
3.2 光学参量振荡和光学参量放大原理
3.3 ZGP晶体物理和光学特性
3.4 角度相位匹配
3.5 光学参量振荡器理论分析
3.5.1 单共振光学参量振荡器阈值分析
3.5.2 单共振光学参量振荡器转换效率分析
3.5.3 参量光线宽分析
3.6 光学参量放大器理论分析
3.6.1 空间走离效应
3.6.2 光学参量放大增益分析
3.7 本章小结
第4章 高功率中波红外激光器实验研究
4.1 引言
4.2 中波ZGP光学参量振荡器的实验研究
4.2.1 实验装置
4.2.2 ZGP晶体长度对输出性能影响的研究
4.2.3 泵浦光能量密度对输出性能影响的研究
4.2.4 中波ZGP光学参量振荡器光束质量
4.2.5 中波ZGP光学参量振荡器输出光谱
4.3 中波ZGP光学参量放大器的实验研究
4.3.1 实验装置
4.3.2 高光束质量中波ZGP光学参量振荡器实验研究
4.3.3 高功率中波ZGP光学参量放大器实验研究
4.4 本章小结
第5章 高功率长波红外激光器的实验研究
5.1 引言
5.2 长波ZGP光学参量振荡器实验研究
5.2.1 实验装置
5.2.2 长波一类相位匹配ZGP OPO
5.2.3 长波二类相位匹配ZGP OPO
5.3 长波ZGP级联光学参量放大实验研究
5.3.1 实验装置
5.3.2 一类相位匹配ZGP OPO级联两种匹配方式ZGP OPA
5.3.3 二类相位匹配ZGP OPO级联两种匹配方式ZGP OPA
5.3.4 四种不同匹配类型级联光学参量放大效果分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]High-power, high-energy Ho:YAG oscillator pumped by a Tm-doped fiber laser[J]. 吉恩才,柳强,胡震岳,闫平,巩马理. Chinese Optics Letters. 2015(12)
[2]Cr2+:ZnS Saturable Absorber Passively Q-Switched Ho:LuVO4 Laser[J]. 崔铮,姚宝权,段小明,白爽,李江,袁晋鹤,戴通宇,李超宇,潘裕柏. Chinese Physics Letters. 2015 (10)
[3]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)
[4]2微米激光治疗前列腺增生术后膀胱颈口瘢痕狭窄[J]. 孙晓文,鲁军,刘海涛,韩邦旻,赵福军,荆翌锋,卓见,夏术阶. 微创泌尿外科杂志. 2013(01)
[5]Mid-infrared optical parametric oscillator based on ZnGeP2 pumped by 2-μm laser[J]. 彭跃峰,魏星斌,王卫民. Chinese Optics Letters. 2011(06)
[6]3～5μm中红外激光对抗武器系统[J]. 钟鸣,任钢. 四川兵工学报. 2007(01)
[7]飞机对抗红外制导导弹的措施及发展趋势[J]. 周玉平,王剑英. 红外与激光工程. 2006(S1)
[8]Infrared OPO temperature tuning based on periodically-poled lithium niobate[J]. 李学金,张百钢,姚建铨,张杰锋. Chinese Optics Letters. 2003(12)
[9]Ho:YAG激光在临床各科的应用[J]. 朱菁,施虹敏,张美珏,张慧国,包晓青,周琳,聂凡,秦梅香. 应用激光. 2003(02)
本文编号：3694900
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 单掺Ho~(3+)离子 2μm激光器的发展状况
1.2.1 单掺Ho~(3+)石榴石激光器
1.2.2 单掺Ho~(3+)氟化物激光器
1.2.3 单掺Ho~(3+)硅酸盐激光器
1.2.4 单掺Ho~(3+)钒酸盐激光器
1.3 中长波红外固体激光器研究现状
1.3.1 常用的中长波红外非线性光学晶体
1.3.2 3-5μm ZGP中波红外固体激光器
1.3.3 8-10μm ZGP长波红外固体激光器
1.4 对国内外研究现状分析
1.5 本论文的主要研究内容
第2章 高功率Ho:YAG固体激光器理论和实验研究
2.1 引言
2.2 Ho:YAG晶体物理及光谱特性分析
2.2.1 Ho:YAG晶体物理特性分析
2.2.2 Ho:YAG晶体光谱特性分析
2.3 连续波运转Ho:YAG激光器速率方程理论研究
2.3.1 连续波运转Ho:YAG激光器速率方程组的建立和求解
2.3.2 连续Ho:YAG激光器输出性能的建模分析
2.4 Ho:YAG晶体热效应分析
2.4.1 双端泵浦Ho:YAG晶体热分布模型的建立
2.4.2 双端泵浦Ho:YAG晶体温度场分布
2.4.3 Ho:YAG晶体热透镜效应分析
2.5 Ho:YAG激光器的实验研究
2.5.1 双端泵浦单晶体Ho:YAG激光器实验装置
2.5.2 激光器谐振腔结构稳定性分析
2.5.3 单晶体Ho:YAG激光器输出特性研究
2.5.4 双晶体Ho:YAG激光器输出特性研究
2.6 本章小结
第3章 光学参量振荡和光学参量放大理论研究
3.1 引言
3.2 光学参量振荡和光学参量放大原理
3.3 ZGP晶体物理和光学特性
3.4 角度相位匹配
3.5 光学参量振荡器理论分析
3.5.1 单共振光学参量振荡器阈值分析
3.5.2 单共振光学参量振荡器转换效率分析
3.5.3 参量光线宽分析
3.6 光学参量放大器理论分析
3.6.1 空间走离效应
3.6.2 光学参量放大增益分析
3.7 本章小结
第4章 高功率中波红外激光器实验研究
4.1 引言
4.2 中波ZGP光学参量振荡器的实验研究
4.2.1 实验装置
4.2.2 ZGP晶体长度对输出性能影响的研究
4.2.3 泵浦光能量密度对输出性能影响的研究
4.2.4 中波ZGP光学参量振荡器光束质量
4.2.5 中波ZGP光学参量振荡器输出光谱
4.3 中波ZGP光学参量放大器的实验研究
4.3.1 实验装置
4.3.2 高光束质量中波ZGP光学参量振荡器实验研究
4.3.3 高功率中波ZGP光学参量放大器实验研究
4.4 本章小结
第5章 高功率长波红外激光器的实验研究
5.1 引言
5.2 长波ZGP光学参量振荡器实验研究
5.2.1 实验装置
5.2.2 长波一类相位匹配ZGP OPO
5.2.3 长波二类相位匹配ZGP OPO
5.3 长波ZGP级联光学参量放大实验研究
5.3.1 实验装置
5.3.2 一类相位匹配ZGP OPO级联两种匹配方式ZGP OPA
5.3.3 二类相位匹配ZGP OPO级联两种匹配方式ZGP OPA
5.3.4 四种不同匹配类型级联光学参量放大效果分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]High-power, high-energy Ho:YAG oscillator pumped by a Tm-doped fiber laser[J]. 吉恩才,柳强,胡震岳,闫平,巩马理. Chinese Optics Letters. 2015(12)
[2]Cr2+:ZnS Saturable Absorber Passively Q-Switched Ho:LuVO4 Laser[J]. 崔铮,姚宝权,段小明,白爽,李江,袁晋鹤,戴通宇,李超宇,潘裕柏. Chinese Physics Letters. 2015 (10)
[3]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)
[4]2微米激光治疗前列腺增生术后膀胱颈口瘢痕狭窄[J]. 孙晓文,鲁军,刘海涛,韩邦旻,赵福军,荆翌锋,卓见,夏术阶. 微创泌尿外科杂志. 2013(01)
[5]Mid-infrared optical parametric oscillator based on ZnGeP2 pumped by 2-μm laser[J]. 彭跃峰,魏星斌,王卫民. Chinese Optics Letters. 2011(06)
[6]3～5μm中红外激光对抗武器系统[J]. 钟鸣,任钢. 四川兵工学报. 2007(01)
[7]飞机对抗红外制导导弹的措施及发展趋势[J]. 周玉平,王剑英. 红外与激光工程. 2006(S1)
[8]Infrared OPO temperature tuning based on periodically-poled lithium niobate[J]. 李学金,张百钢,姚建铨,张杰锋. Chinese Optics Letters. 2003(12)
[9]Ho:YAG激光在临床各科的应用[J]. 朱菁,施虹敏,张美珏,张慧国,包晓青,周琳,聂凡,秦梅香. 应用激光. 2003(02)
本文编号：3694900
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3694900.html
