2.79微米新型Er 3+ 掺杂钪镓石榴石激光晶体生长及性能研究

发布时间：2024-02-21 22:04

　　目前2.79微米中红外激光被广泛应用于生物医疗、环境监测、激光雷达、遥感探测和太空科研等领域,其中基于掺铒激光晶体(4I11/2→4113/2跃迁)的全固态激光引起了科学家们的浓厚兴趣和极大关注。传统的灯泵固体激光器存在能量转换效率低、热效应严重和工作频率受限等问题。相对而言,近年来快速发展的激光二极管泵浦的全固态激光器具有结构紧凑、转换效率高、工作寿命长和运转方式多样化(连续、脉冲、调Q和锁模)等优势。同时随着社会经济和科学研究的进步与发展,固体激光器不断向着高重频激光输出、皮秒级超短脉冲和多波长可调谐等趋势拓展。因此,作为固体激光器核心工作部件的激光晶体,尤其是在掺铒激光晶体成为国家科技竞争甚至禁运情况下,需要我国科研工作者投入大量的精力与时间对其生长工艺及性能优化开展深入研究。其中钪镓石榴石激光晶体因具有热导率较高、物理机械性能优异和易于生长出大尺寸等特点,在高功率连续激光输出、宽波段可调谐和短脉冲调Q等方面表现出独特的优势。基于本课题组拥有提拉法生长石榴石结构氧化物晶体的经验基础和良好的实验设备条件,针对2.79微米新型Er3+掺杂钪镓石榴石激光晶体的生长习性、基本物理性质和激...

【文章页数】：109 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 中红外激光技术简介
    1.2 2.79μm附近中红外固体激光器的研究进展
        1.2.1 Cr²⁺掺杂Ⅱ-Ⅵ硫族化合物固体激光器
        1.2.2 稀土离子掺杂固体激光器
    1.3 Er³⁺掺杂激光晶体的研究现状及存在问题
        1.3.1 掺铒石榴石结构氧化物晶体
        1.3.2 掺铒倍半氧化物晶体
        1.3.3 掺铒氟化物晶体
        1.3.4 其他掺铒晶体
    1.4 论文的研究内容与目的
第2章 提拉法生长Er³⁺掺杂钪镓石榴石激光晶体
    2.1 提拉法晶体生长技术简介
        2.1.1 提拉法基本原理
        2.1.2 提拉法晶体生长的实验设备
        2.1.3 提拉法晶体生长的工艺参数
    2.2 Er³⁺掺杂钪镓石榴石激光晶体生长
        2.2.1 多晶原料制备
        2.2.2 晶体生长过程
        2.2.3 晶体退火处理
    2.3 本章小结
第3章 Er,Pr:GYSGG晶体的抗辐照性能研究
    3.1 Er,Pr:GYSGG晶体的光谱性能
        3.1.1 Er,Pr:GYSGG晶体的吸收光谱及能级跃迁
        3.1.2 Er,Pr:GYSGG晶体的荧光光谱及荧光寿命
    3.2 Er,Pr:GYSGG晶体的抗辐照性能
        3.2.1 Er,Pr:GYSGG晶体的γ射线辐照实验
        3.2.2 辐照对Er,Pr:GYSGG晶体光谱性能的影响
        3.2.3 辐照对Er,Pr:GYSGG晶体激光性能的影响
    3.3 本章小结
第4章 Er,Pr:GYSGG晶体的激光性能及热效应研究
    4.1 传统Er,Pr:GYSGG晶体棒的激光性能
        4.1.1 LD侧面泵浦Er,Pr:GYSGG晶体棒的实验方案
        4.1.2 不同实验条件下Er,Pr:GYSGG晶体棒的激光性能
    4.2 传统Er,Pr:GYSGG晶体棒的热效应分析
        4.2.1 Er,Pr:GYSGG晶体棒的热焦距
        4.2.2 Er,Pr:GYSGG晶体棒的温度分布
    4.3 Er,Pr:GYSGG复合晶体棒的热透镜效应补偿
        4.3.1 激光晶体棒的热键合及端面曲率研磨
        4.3.2 复合激光晶体棒的激光性能
    4.4 本章小结
第5章 Er,Pr:GYSGG晶体的电光调Q效应
    5.1 电光调Q固体激光器的基本原理
    5.2 基于LGS晶体的电光调Q实验装置
    5.3 LGS电光调Q Er,Pr:GYSGG晶体棒的激光性能
    5.4 本章小结
第6章 新型Er:LuSGG激光晶体的性能研究
    6.1 Er:LuSGG晶体的物相结构与结晶质量
        6.1.1 Er:LuSGG晶体的物相结构
        6.1.2 Er:LuSGG晶体的结晶质量
    6.2 Er:LuSGG晶体的热学性能
        6.2.1 比热
        6.2.2 热膨胀系数
        6.2.3 热导率
    6.3 Er:LuSGG晶体的光谱性能
        6.3.1 Er: LuSGG晶体的吸收光谱
        6.3.2 Er:LuSGG晶体的荧光光谱及荧光寿命
    6.4 Er:LuSGG晶体的激光性能
    6.5 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3905962