Ho 3+ ,Pr 3+ -共掺氟化物晶体3μm波段激光特性研究

发布时间：2021-12-28 07:01

　　3μn波段是大气的一个重要的传输窗口,对大雾、烟尘等具有较强的穿透能力,在海平面上传输时受到气体分子吸收和悬浮物的散射小。在军事上,红外制导导弹探测器的响应范围就在3-5 μm波段,针对红外导引头的光电对抗迫切需要该波段的激光光源;在民用领域,3-5 μm波段对应多数气体分子强吸收峰,因此在微量气体探测领域有着广泛的民用价值;在科学前沿领域,超强超短中红外波段激光可以产生高次谐波,实现高亮度、高对比度的阿秒光脉冲和中红外频率梳。另外,在医学上,3 μm波段中红外激光还可以开展疾病光谱诊断技术检测。因此,鉴于3μm波段中红外激光具有重要的应用背景和极大的需求空间,它已成为国防和民用竞相研究开发的热点领域。本论文以钬（Ho3+）,镨（Pr3+）共掺的氟化物晶体为研究对象,将晶体光谱特性和激光器设计相结合,在探索Pr3+离子引入对晶体光谱特性影响的基础上结合激光实验,研究Ho3+,Pr3+共掺氟化物晶体3 μm波段连续波、调Q短脉冲和锁模超短脉冲的激光输出特性。具体研究内容如下:1.从3μm的应用需求出发,介绍了 3 μm波段激光在气体探测、激光医疗、材料加工、军事等方面的应用。总结了产生3... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：124 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－３?ＰＭＭＡ、ＨＤＰＥ、ＰＰ材料的吸收曲线［６］??Ｆｉｇ．?１－３?Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｃｕｉ＊ｖｅ?ｏｆ?ＰＭＭＡ，?ＨＤＰＥ，?ＰＰ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?［６］．??

山东大学博士学位论文??几类激光器各有优缺点，根据各自的特点应用环境也各不相同。??光参量激光器。光参量激光器利用非线性频率转换技术将成熟的激光波长??（主要是１?ｐｍ近红外激光）变频到３?ｐｍ波段，是目前获得中红外固体相干光??源的常用技术手段。图１－４分别为光参量产生（ＯＰＧ）、光参量放大（ＯＰＡ）和光??参量振荡（０Ｐ０）的原理图。０Ｐ０具有输出功率高、调谐范围宽的特点。如利用??周期极化铌酸锂（ＰＰＬＮ）结合温度调谐和波长调谐两种方式ｎｊ？以实现１．５－５??波长范围的连续调谐激光输出［１１］。兄外，利用不同的非线性晶体可以实现不同??波Ｌ＜：范Ｈ彳的调谐激光输出，如利用２．０，激光器泵浦ＺｎＧｅｈ品体可以实现５－８??ｐｍ激光输出，而ＡｇＧａＳｃ２／ＡｇＣＪａＳ２ｌＶ＾Ｕｉ是吋以实现大Ｔ丨２?Ｍｍ的参想：光输出??［１２］。随着非线性晶体的不断发展，基于频率转换技术的光参量激光器的研宄和??应用也得到广泛推进［１３，?１４］。然而中间频率转换环节的增加，使得整个系统结构??比较复杂，并且光参景频率转换过程属于二阶非线性，必须考虑位相匹屺以及温??度、Ｒ力等外界因素，稳定性和可靠性还有待提高。??（ＯＰＧ）?（ＯＰＯ）??⑷???（０??？?■?■■?一?■?？??（Ｏｐ?＞：：?：：：：：：：；：：：：?：ｘ－?＞？：????ｙ?－＞；■?：：：：：?Ｘ－?ｖ?；；??＾??吟．赛：：：谷：：努：：：务：．：％丨’：寒：务本：＞：：：：：备：令丨?？？？■＇？？？?ｙｉ－?？＞＞＊？？＞＞？？？？＞＞？．??（！）ｓ?丨＿?—?丨－?０）？，??＿?，、?Ｉ?

山东大学博士学位论文??Ｇｏｙａ等人利用如图１－６所示的装置，选用Ｅｒ＾ＺＢＬＡＮ光纤作为增益介质，获得??了最高功率为３５?Ｗ的连续波激光，中心波长为２．８３８?ｐｎ?［１８］。在超快激光器方??面，２０２０年，ＨｏｎｇｇａｎＧｕ等人利用非线性偏振旋转锁模技术，在Ｅｒ３＋：ＺＢＬＡＮ光??纤激光器中实现了脉冲宽度为１３１?ｆｓ的超快激光运转［１９］。对于Ｈｏ１＋掺杂的中红??外光纤激光器，２０１７年，Ｒ．ｌ．Ｗｏｏｄｗａｒｄ等人以Ｈｏ＇Ｐｒ＾ＺＢＬＡＮ光纤作为增益??介质，利用非线性偏振锁模技术搭建了如阁１－７所示的光纤激光器，实现了中心??波长为２．８６?的超快激光输出，其脉冲宽度为２６５?ｆｓ，进一步利用Ａｓ２Ｓ３光纤??在腔外将脉冲宽度仄缩至７０＆［２０』。丨４年，＾１１＼￥（＾等人在丨＾，卩斤共掺氟化??物光纤激光器屮实现ｆ宽度为３４ｎｍ的调谐皮秒激光输出丨２１］。然而，ＺＢＬＡＮ光??纤端面长时间存放易氧化，光纤存在色心，难以获得高的脉冲能量以及激光器难??以长时间稳定运转等问题？直制约着该类激光器的实际应用。并且，目前国内尚??未掌捤ＺＢＬＡＮ光纤的核心制备技术，国外主流产品对国内禁运。??ＴｒａｎＭｎｉｔｔｅＵ?ｌｕｓｃｒ?（２．Ｋ?ｕｒｎ）?／?＼?Ｌａｓｅｒ?ｏｕｔｐｕｔ?（２．Ｋ?ｐｍ）??Ｕ＾，ｎ，?？?〇，，Ｒ－ｒＢｆｌＧ?叫，??（／．?４．０?ｍｍ．?Ｒ?９９＊！〇）?（Ｉ．?￣?０．３?ｍｍ．?Ｒ?￣?１３°／〇）??图?１－６?３５－Ｗ?ＥＡＺＢＬＡＮ?光纤激光器装??Ｆｉｇ．?１－６?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｅｔｕｐ?ｏｆ?ｔｈｅ?３５－Ｗ?Ｅｒ３ｔ：ＺＢＬＡＮ?ｆｉｂ

【参考文献】：
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博士论文
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本文编号：3553634