新型人眼安全波段掺铥全固态激光特性研究

论文摘要

人眼安全2 μm波段激光器因其位于强水吸收波段且在大气输出窗口,在测距、激光武器、医学手术、材料加工和大气传感等领域有着广泛的新兴科学技术应用,而且2 μm激光器也可作为中红外（3-5μm）OPOs的泵浦源。鉴于2 μm波段激光器的广泛应用,人眼安全2 μm波段固体激光器自出现以来一直受到众多科研工作者的青睐。采用半导体激光或者光纤激光泵浦掺Tm3+、Ho3+、Tm3+和Ho3+共掺的激光材料来产生激光激射的方式,仍然是目前获得2 μm波段激光器的最主要最直接的技术手段。本论文主要对掺Tm3+激光材料Tm:LuAG、Tm:LuYO3、Tm:YSO和Tm:CYA晶体和陶瓷材料在人眼安全2 μm波段连续波激光、被动调Q激光以及被动调Q锁模激光特性进行分析研究。本论文研究工作主要包括以下三个主要部分:（1）首先,实现了Tm:LuAG、Tm:LuYO3和Tm:YSO三种掺Tm3+激光材料连续波激光实验。对于Tm:LuAG陶瓷晶体,使用透过率分别为10.3%和8.1%的输出镜,实现了激光波长皆为2016 nm的连续波激光器,相对应的最大输出功率和斜效率分别为2.41 W、35%和2.64 W、3 5.6%。针对新型Tm:LuYO3陶瓷晶体连续波实验,使用透过率分别为6.6%和1.8%的输出镜,激光波长都在2050 nm处,最大输出功率分别为1.19 W和1.55 W,斜效率分别约为17.8%和19.9%。而对于Tm:YSO连续波激光实验,使用四个不同透过率的输出镜,相对应的激光波长、最大输出功率、斜效率分别为（1976.0 nm,2.64 W,28.3%）、（1969.8 nm,3.23 W,34.3%）、（1972.9 nm,2.37 W,25.6%）和（2044.6 nm,1.36 W,17.5%）。（2）然后,利用Cr2+:ZnSe晶体作为可饱和吸收体插入谐振腔内,从而实现2 μm波段被动调Q激光实验。其中运转在2016 nm处的Tm:LuAG被动调Q激光器的最大平均功率、最短脉冲宽度、最大脉冲能量和最大峰值功率分别为1.06 W、277 ns、81.4μJ、288 w。而对于Tm:LuYO3陶瓷的被动调Q激光器实验。单波长调Q运转在2047 nm处,其最大平均功率、最短脉冲宽度、最大脉冲能量和最大峰值功率分别为0.54 W、120.3 ns、20.5 μJ、170.6 w,同时获得了1957 nm和2047 nm双波长调Q对应的最大平均功率、最短脉冲宽度、最大脉冲能量和最大峰值功率分别为0.92 W、151.6 ns、30.2 μJ、199.1 W。最后运转在1944 nm和2022 nm处的Tm:YSO被动调Q激光器的最大平均功率、最短脉冲宽度、最大脉冲能量和最大峰值功率分别为0.74 W、78.3 ns、71.8 μJ、917.5 W和0.31 W、101.3 ns、50.8 μJ、501.6 W。这些结果表明Tm:LuAG、Tm:LuYO3和Tm:YSO陶瓷和晶体激光器在人眼安全光谱区是很有前途的激光光源。（3）最后实现了Tm:CYA晶体调Q锁模激光器。其中,运转在1957.33 nm处的Tm:CYA晶体连续波最大输出功率为3.16 W,对应的斜效率为20.2%。当将可饱和吸收体Cr2+:ZnSe插入谐振腔内,运转在1944.85 nm处的调Q锁模激光器最大平均输出功率为818 mW,调Q包络的最大脉冲重复率以及脉冲能量分为13.1 KHz和63.7 μJ,单个调Q包络下展开的锁模脉冲序列之间的间隔大约为8.3 ns,对应的重复频率为121 MHz,其锁模脉冲宽度约为951 ps。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周志勇

导师: 徐斌

关键词: 固体激光器,激光,被动调,调锁模

来源: 厦门大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 厦门大学

分类号: TN248.1

总页数: 93

文件大小: 6630K

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