LD端面抽运板条Tm:YAP调Q激光器研究

论文摘要

Tm:YAP激光器可输出1.9μm激光,处于中红外2μm波段,具有对人眼安全的特点,因此Tm:YAP激光器在激光雷达、激光医疗,光电对抗,材料加工及处理等领域中都能发挥出重要的作用。Tm:YAP激光晶体具有优良的机械和热力学性能,其发射的激光波长与Ho:YAP等晶体的吸收峰较为重合,因此还可作为光学参量振荡（OPO）的理想光源,输出3-5μm或8-12μm激光。然而,由于该晶体强烈的热透镜效应,会导致激光输出的功率受到限制。基于以上原因,本论文以主动调Q的LD端面抽运板条Tm:YAP激光器为主要研究内容,从理论与实验方面进行研究,期望提高激光器输出功率,为8-12μm激光器提供抽运源。理论上,本文首先通过分析Tm能级结构及脉冲运转的速率方程模型,得到了LD端面抽运Tm:YAP调Q激光器的速率方程模型和输出特性曲线。然后由热传导方程入手,分析了板条状和块状Tm:YAP晶体的光场分布以及温度分布。最后根据ABCD矩阵的稳区条件,分析了板条状和块状Tm:YAP晶体谐振腔的稳区范围,为实验开展提供理论依据。实验上,本文选用的激光晶体分别是尺寸为2×6×15mm3的板条状晶体与3×3×15mm3的块状晶体,两者皆为a轴切割,掺杂浓度为3at.%。本文先测量了板条和块状Tm:YAP晶体的热透镜焦距,再结合实验结果和理论分析,确定出激光谐振腔的参数。然后完成了LD端面抽运板条和块状Tm:YAP连续激光器实验研究和对比分析。LD双端抽运板条Tm:YAP激光器的抽运阈值为5.31W,当抽运功率为82.1W时,最大输出功率为24.57W,斜率效率为31.16%,光光转换效率为29.93%;LD双端抽运块状Tm:YAP激光器的抽运阈值为8.27W,抽运功率82.1W时,最大输出功率为20.58W,斜率效率为29.67%,光光转换效率为25.07%。最后完成了LD端面抽运板条和块状Tm:YAP调Q激光器实验研究和对比分析。LD双端抽运板条Tm:YAP脉冲激光器在重频为1kHz时得到脉宽38.95ns及490.12kW的峰值功率,在1kHz时得到的脉宽最窄,为22.44ns;LD双端抽运块状Tm:YAP脉冲激光器在重频为1kHz时得到最窄脉宽44.93ns及386.38kW的峰值功率。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈天宇

导师: 金光勇

关键词: 激光,脉冲,板条晶体

来源: 长春理工大学

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: 长春理工大学

分类号: TN248.34

总页数: 64

文件大小: 6630K

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