高峰值功率2μm波段短脉冲固体激光理论与实验研究

发布时间：2023-01-09 12:20

　　2 μm波段激光对人眼安全,不仅位于红外大气透过窗口和水吸收峰,还处于多种气体分子指纹区域,广泛应用于透明塑料加工、环境污染气体检测、激光手术和光电对抗等领域。随着应用需求的不断提高和增加,高峰值功率、高重复频率的2 μm波段纳秒短脉冲激光成为近年来激光技术领域的研究热点之一。目前,实现纳秒级短脉冲激光输出的主要手段是调Q技术。与被动调Q技术相比,以声光和电光调制器为代表的主动调Q技术具有稳定性好、重复频率可调、抗损伤阈值高等优点,成为产生高性能纳秒级短脉冲激光的重要技术手段。掺Tm3+离子晶体由于量子效率高、损伤阈值大、基质种类多等优点,并可以直接利用成熟的商用LD泵浦,是当前获得高效率2μm激光的主要增益介质之一。此外,Tm3+离子通常具有较长的上能级寿命（ms量级）,非常有利于激光能量储存,从而产生大能量脉冲激光。然而,目前报道的掺Tm3+离子2 μm波段纳秒脉冲固体激光输出功率,特别是脉冲峰值功率还普遍较低,难以满足日益提高的应用需求。本论文围绕如何提高2 μm波段纳秒激光脉冲峰值功率,从理论和实验两方面开展了 LD泵浦掺Tm3+离子晶体声光和电光调Q激光特性研究,实现了 2 ... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 调Q基本原理
    1.3 2μm波段主动调Q激光研究现状
        1.3.1 声光调Q激光研究现状
        1.3.2 电光调Q激光研究现状
    1.4 本文所用的增益介质
        1.4.1 Tm:YAP晶体
        1.4.2 Tm:YLF晶体
    1.5 本文的主要研究工作
第二章 掺Tm~(3+)离子主动调Q激光理论分析
    2.1 掺Tm~(3+)离子激光晶体热效应分析
        2.1.1 Tm:YAP晶体
        2.1.2 Tm:YLF晶体
    2.2 掺Tm~(3+)离子主动调Q激光理论研究
        2.2.1 主动调Q激光速率方程理论
        2.2.2 LD泵浦Tm:YAP晶体主动调Q激光特性理论模拟
        2.2.3 LD泵浦Tm:YLF晶体主动调Q激光特性理论模拟
    2.3 本章小结
第三章 高功率2μm波段声光调Q激光特性研究
    3.1 声光调Q开关原理
    3.2 Tm:YLF晶体声光调Q激光实验研究
        3.2.1 实验装置
        3.2.2 实验结果及讨论
    3.3 Tm:YAP晶体特殊波长声光调Q激光实验研究
        3.3.1 LD泵浦Tm:YAP晶体1910 nm声光调Q激光特性
        3.3.2 LD泵浦Tm:YAP晶体双波长连续波激光特性
    3.4 本章小结
第四章 高峰值功率2μm波段电光调Q激光特性研究
    4.1 电光调Q开关
        4.1.1 电光调Q开关工作原理
        4.1.2 电光晶体的选择
        4.1.3 电光晶体工作电压的计算
    4.2 大能量Tm:YAP晶体LN电光调Q激光研究
        4.2.1 实验装置
        4.2.2 实验结果及讨论
    4.3 高峰值功率Tm:YAP晶体LGS电光调Q激光研究
        4.3.1 实验装置
        4.3.2 实验结果及讨论
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 不足之处及展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的项目、获得的奖励及发表的论文
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]Passive Q-switching and Q-switched mode-locking operations of 2 μm Tm:CLNGG laser with MoS2 saturable absorber mirror[J]. L.C.Kong,G.Q.Xie,P.Yuan,L.J.Qian,S.X.Wang,H.H.Yu,H.J.Zhang.  Photonics Research. 2015(02)
[2]二极管泵浦YAG激光器在激光打标上的应用[J]. 周丽,刘双喜,隽珽.  科技传播. 2012(09)
[3]电光晶体研究进展[J]. 王继扬,郭永解,李静,张怀金.  中国材料进展. 2010(10)
[4]RTP晶体的调Q特性研究[J]. 刘晓峰,高彦伟,黄永宗,孙年春.  光学与光电技术. 2008(01)
[5]KTP晶体与器件的研究进展及市场展望[J]. 沈德忠,陈建荣.  新材料产业. 2007(10)
[6]硅酸镓镧单晶的生长、性质及电光应用的研究[J]. 王继扬,尹鑫,张少军,张怀金,蒋民华.  物理学进展. 2007(03)
[7]影响生长大尺寸和高质量β-BBO晶体的因素[J]. 陈伟,江爱栋,王国富.  人工晶体学报. 2004(02)
[8]La3Ga5SiO14晶体电光Q开关的研究[J]. 尹鑫,王继扬,张少军.  中国激光. 2004(01)
[9]掺镁铌酸锂晶体光折变的测定[J].   兵器激光. 1980(03)



本文编号：3729177