无序型石榴石晶体Yb:CNGG的连续波与声光调Q激光特性研究

发布时间：2020-04-29 11:29

【摘要】：在众多激光晶体中掺Yb稀土钙铌镓石榴石晶体(Yb:CNGG)在近几年备受关注。由于其特有的无序结构这类晶体在一定程度上兼具激光玻璃的宽发射和吸收带以及常规激光晶体高热导率两方面的优势。系统地研究此类晶体的激光特性对新型全固态激光器的发展具有重要的意义。在本次工作中,我们采用Yb:CNGG作为激光介质,利用平凹型谐振腔对该类晶体的连续光激光性质、声光调Q脉冲激光特性以及连续光波长调谐特性进行了全面、深入的实验研究,并取得一系列具有重要意义的研究成果。分析了Yb:CNGG的光谱特性,并根据其光谱计算了其小信号吸收特性。研究比较了不同腔长、透过率、泵浦波长对Yb:CNGG晶体的输出功率的影响。在935 nm的泵浦,10(4)的最佳输出透过率下获得了最大输出功率3.36 W,斜率效率24(4)的连续激光输出。在975 nm泵浦,20(4)的最佳透过率下获得了输出功率3.52 W,斜率效率38.9(4)的连续激光输出。在重复频率1-50 kHz的条件下实现了Yb:CNGG晶体的声光调Q脉冲激光运转,输出波长为1030-1035 nm。在50 kHz的重复频率下获得了1.96 W的最高平均输出功率,对于斜率效率为16.2(4);在1 kHz的重复率下得到了20.53 kW的最高的峰值输出功率,对应的脉冲宽度和单脉冲能量分别为12.1 ns和269μJ。通过采用一片1 mm厚度的双折射滤光片在0.5(4)透过率下成功实现了Yb:CNGG晶体的连续光波长调谐,波长调谐范围为1032-1089 nm。
【图文】：

青岛大学硕士学位论文第二章 Yb:CNGG 晶体的连续激光特性.1 Yb:CNGG 晶体的光谱特性b:CNGG 晶体为各项同性立方结构，，其特点为具有较宽的吸收和发射谱。下温下测定的 Yb:CNGG 晶体的吸收谱和发射谱，所用晶体样本尺寸为横截 × 3.3 mm，厚度为 1.5 mm[25]。

NGG 晶体尺寸 3.3mm × 3.3mm × 3.5 mm，泵浦波段为 935nm，相应m2，由此可计算出光学密度 O. D.=3.54。浦功率（Pabs）是用于表征激光输出特性的一个重要参数，它表示实际被激光增益介质吸收的泵浦光功率。随着泵浦功率的增加，收会出现饱和，即实际晶体吸收的泵浦功率相比入射泵浦功率的 Pabs来对激光的输出功率进行表征会更加准确。泵浦功率 Pabs与输入泵浦功率 Pin的比值称为晶体的吸收系数，用除谐振腔输出耦合镜的情况下根据晶体对泵浦光的小信号吸收测NGG 晶体在泵浦光波长 935 nm，功率为 0 5 W 的条件下测得的 的变化关系。可见随着随泵浦光功率Pin的升高晶体的吸收系数 逐渐体对泵浦光的吸收逐渐出现饱和造成的。在泵浦光功率 Pin非常低未出现时的吸收效率称作小信号吸收效率或非饱和吸收系数，记 1 exp( l)。可计算得出对于实验所用的 Yb:CNGG 晶体，其小 0.97。根据下图可以看到实际测得的小信号吸收数值与理论计算好。
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O734


本文编号：2644526