论文摘要
近些年来,宽范围可调谐（2.0-3.1μm）的Cr2+:ZnSe激光器引起了人们极大的兴趣。它是气体检测、遥感、光通信、眼科医学、神经外科、高分辨率光谱学、度量学、非线性光学转换如光学参量振荡OPO的理想光源。由于其具有较宽的吸收谱（1.5-2.1μm）,所以Cr2+:ZnSe激光器的泵浦源选择范围广泛。半导体激光器泵浦的Tm掺杂或Tm,Ho双掺固体激光器的输出波段（2μm）处于大气传输窗口,在环境监测、光电对抗、材料处理等方面有广泛的应用。同时,此类激光器可以作为Cr2+:ZnSe激光器的泵浦源。本论文从理论和实验两个方面研究了使用Tm:YAP晶体获得1.94μm激光的方法,分别以波长为1.94μm的Tm:YAP激光器和波长为2.05μm的Tm,Ho:GdVO4激光器作为泵浦源,对Cr2+:ZnSe激光器进行了实验研究,获得了23μm激光输出。在理论方面,首先分析了Tm:YAP激光器的能级跃迁过程,给出了准三能级系统的速率方程模型,并对其进行了简化。由于晶体热效应严重影响了激光输出功率、效率等,故本论文对晶体热效应进行了分析,讨论了热透镜效应对谐振腔稳定性以及模式匹配的影响。对于Cr2+:ZnSe激光器,介绍了Cr2+:ZnSe的性质以及Cr2+离子在ZnSe半导体材料中的发光机制,为Cr2+:ZnSe激光器的实验研究奠定了基础。在实验方面,本论文首先进行了激光二极管泵浦的连续Tm:YAP激光器的实验研究,详细研究了晶体温度、腔长、输出镜透过率对激光输出特性的影响,采用单个二极管泵浦时获得最大输出功率6.8W,斜率效率为35%,光光转换效率为27%,而采用两个二极管双端泵浦时,获得最大输出功率为8.2W。对于Cr2+:ZnSe激光器,首先使用Tm:YAP激光器作为泵浦源,进行了Cr2+:ZnSe连续激光器的实验研究。使用平平腔结构,获得最大输出功率为862mW,斜率效率为31.7%。使用平凹腔结构,研究了不同曲率半径以及不同腔长对激光输出特性的影响,并进行了长脉冲Tm:YAP激光器泵浦Cr2+:ZnSe激光器的研究,得到最大平均输出功率160mW。最后用Tm,Ho:GdVO4激光器进行了增益开关Cr2+:ZnSe激光器的实验研究,在泵浦光斑半径为0.3mm获得最大平均输出功率1.24W,斜率效率为23.6%。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 研究背景和意义2+激光器国内外发展状况'>1.2 Cr2+激光器国内外发展状况2+激光器的泵浦源'>1.3 Cr2+激光器的泵浦源1.3.1 Tm 单掺2μm 激光器1.3.2 Tm,Ho 双掺2μm 激光器1.4 本论文的主要工作第2章 Tm 激光器速率方程理论及热效应分析2.1 激光器的工作物质2.1.1 激活离子和基质材料3+的Stark 能级结构及发光机制'>2.1.2 激光晶体中Tm3+的Stark 能级结构及发光机制2.1.3 Tm 系统的上转换效应及基态损耗2.2 Tm 系统准三能级速率方程2.2.1 准三能级速率方程2.2.2 Tm 系统速率方程模型2.3 端面泵浦激光器的热透镜效应分析2.3.1 泵浦棒状激光晶体的热分布2.3.2 固体激光器的热透镜效应2.4 热透镜效应对谐振腔稳定性以及模式匹配的影响2.4.1 热透镜对谐振腔稳定性的影响2.4.2 热透镜对模式匹配的影响2.5 本章小结第3章 LD 泵浦Tm:YAP 激光器的实验研究3.1 实验装置3.1.1 实验原理与装置3.1.2 泵浦光源3.1.3 晶体散热系统3.1.4 激光谐振腔3.2 LD 端面泵浦Tm:YAP 激光器连续实验3.2.1 输出镜透过率对输出特性的影响3.2.2 腔长对激光输出特性的影响3.2.3 工作物质温度对输出特性的影响3.2.4 激光输出波长的测定3.2.5 实验的改进3.3 本章小结2+激光器的实验研究'>第4章 Cr2+激光器的实验研究4.1 Cr:ZnSe 性质及发光机制2+掺杂的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料'>4.1.1 Cr2+掺杂的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料2+离子的能级特性'>4.1.2 ZnSe 晶体中Cr2+离子的能级特性4.1.3 Cr:ZnSe 晶体的特点4.2 Tm:YAP 泵浦的Cr:ZnSe 激光器的实验研究4.2.1 实验装置4.2.2 Cr:ZnSe 连续激光器实验4.2.3 长脉冲泵浦Cr:ZnSe 激光器实验研究4.3 增益开关Cr:ZnSe 激光器实验研究4.3.1 增益开关原理4 激光器'>4.3.2 LD 泵浦Tm,Ho:GdVO4激光器4.3.3 不同重复频率对激光输出特性的影响4.3.4 实验的改进4.4 本章小结结论参考文献攻读学位期间发表的学术论文致谢
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标签：固体激光器论文; 中红外论文;
2μm波段激光泵浦的Cr：ZnSe激光器的实验研究
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