固体红光泵浦Ho：ZBLAN上转换光纤激光器实验研究

论文摘要

随着绿色激光在激光存储、激光显示,尤其是在水下通信、水下探测等领域的重要作用,寻找一种新型的、稳定的并且高效的绿色激光源已经成为国内外的一个研究热点。上转换技术就是一种较为常用的产生绿色波长激光的方法。稀土离子丰富的能级结构以及红外（蓝光）波段激光器的成熟都极有利于上转换技术的发展,并且上转换激光器简单高效。国际上对红光泵浦Ho:ZBLAN上转换光纤激光器产生绿光的研究中,输出功率一直难以得到质的提升,其中的原因很大程度上可以归结于红光泵浦源（功率低、光斑质量较差等）。因此实验的创新点在于使用蓝光LD泵浦Pr:YLF固体激光器产生输出功率高、光斑质量好的红光作为光纤激光器的泵浦源。在蓝光LD泵浦固体激光器实验中采用了50mm、75mm和95mm三种不同长度的谐振腔进行对比。虽然三种腔长所获得的输出功率相仿,但是经过测量,50mm的腔长输出红光的M2在x方向和y方向上分别为1.33与1.15,是三者中最好的,这意味着该红光的光束质量是最好的。经过测量,使用50mm的腔长输出的红光耦合进光纤的效率确实是最高的。因此实验的最后选择使用50mm长的谐振腔,得到的红光输出功率为2.128W,祸合进光纤的红光功率为1.045W。得到可观的红光泵浦源之后实验的下一步便是Ho:ZBLAN上转换光纤激光器实验,此实验的核心理论即是上转换技术。增益介质选用的是长度为15cm、掺杂浓度为5000ppm的Ho:ZBLAN,材料中的Ho3+离子在639nm波段具有很强的吸收增益,并且在540～550nm范围内具有较强的荧光发射。实验中使用透过率为5.6%的输出镜得到最高72mW的绿光输出（目前已知报道中最高）,经计算此时的斜效率是9.2%,泵浦光的阈值是139mW。输出光的中心波长在546～549.9nm范围内可调谐,光谱半宽1.4nm。波长可调谐的现象可以解释为:刚开始的549nm的激光是由5S2 → 5I8能级之间的跃迁而产生的,当输出功率增大时,5S2能级达到增益饱和（不易于形成粒子数反转）,而5F4能级的增益大却不至于饱和,所以此时产生的546nm激光是由5F4→ 5I8能级跃迁产生。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 马泉

导师: 蔡志平

关键词: 绿色激光,上转换技术,固体激光器,光纤

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

总页数: 81

文件大小: 8584K

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