Er:Y2O3陶瓷中红外激光特性研究

论文摘要

固体激光器由于其重要的作用而广泛应用于军事、医疗、通信、环境等诸多领域。而且随着激光技术研究的不断深入,其波段从可见光、近红外延伸至紫外光、中红外波段激光。3μm波段激光具有非常强的水吸收,同时对生物组织的损伤阈值高,因此在气体监测、医疗方面有着很重要的应用前景。目前,产生3μm固体激光主要是利用中心波长位于980nm附近的LD泵浦掺Er3+的增益介质,如Er3+:YAG、Er3+:CaF2、Er3+:Y2O3等。氧化物陶瓷具有很高的熔融温度、机械硬度和化学稳定性以及低的声子能量逐渐被广泛地研究关注。本文的主要研究了3μm掺Er3+:Y2O3固体激光连续波及调Q特性。首先介绍了3μm波段激光的重要应用以及发展概况,并阐述了不同的稀土离子掺杂产生3μm波段激光的方式,并分析介绍了掺Er3+固体激光产生能级跃迁的机理以及产生方式。然后,对调Q产生机理以及可饱和吸收特性以及被动调Q速率方程理论进行了介绍,测量了 Er3+:Y2O3陶瓷吸收谱,分析了吸收与发射光谱特性并计算了相应的光谱参数。同时,利用J-O理论对强度参量进行计算。接着根据分析吸收与发射光谱特性,设计优化并镀制了激光实验需要的膜系。利用掺杂浓度为7at%的Er3+:Y2O3陶瓷激光实验,实现了波长为2716.3nm的连续波输出,最大功率为780mW,斜效率为11.8%。最后进行了 3μm激光调Q实验。首先实现了激光自调Q,中心波长为2717.0nm,最大输出功率为106mW,脉宽为1.39μs,重频为26.7kHz。然后利用化学气相沉积法制备得到了单层与三层石墨烯,然后将转移至CaF2基底上,插入激光谐振腔进行被动调Q实验,最终获得了波长为2717.0nm的激光,输出功率分别为0.14W和0.11W,对应的激光斜效率为3.1%和1.4%,最窄脉冲宽度、最大重复频率、最高脉冲能量和峰值功率分别为（408ns、51.1kHz、2.58μJ、6.35W）和（296ns、44.2kHz,2.59μJ、8.77W）。然后,利用少层WS2进行了激光被动调Q实验,获得了波长位于2716.3nm的激光、最大输出功率为233.5mW,激光斜效率为10.6%,最窄脉冲宽度、最大重复频率、最高脉冲能量和最大峰值功率为（720ns、29.4kHz、7.92μJ、11.0W）。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 关小锋

导师: 蔡志平,徐斌

关键词: 固体激光,中红外激光,陶瓷,被动调

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: TN24

总页数: 81

文件大小: 5365K

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标签：固体激光论文;  中红外激光论文;  陶瓷论文;  被动调论文;