1123 nm陶瓷Nd:YAG固体激光器的实验与理论研究

论文摘要

全固态激光器(DPSSL, Diode Pumped solid state Laser)是指以半导体激光器(Laser Diode)作为泵浦源的固体激光器。全固态激光器具有结构简单、体积小,转换效率高,可靠性高、寿命长,输出光束质量高等优点,还可与非线性光学变频技术相结合,所以自全固态激光器出现后,全固态激光器的研究就成为热点。目前,全固态激光器广泛应用于光存储、光显示、光互联、空间通讯、光信息处理、激光加工、激光医疗和军事等重要领域,是目前最具潜力的新一代激光源之一,成为激光技术的主要研究和发展方向。由于陶瓷制备周期短,可高浓度掺杂,可制备成大尺寸,因而陶瓷材料在固体激光领域材料备受关注。而Nd:YAG陶瓷因具有高增益、低阈值、热性能和机械性能优良的特性,成为在固体激光领域应用最广泛的陶瓷材料。近年来,已经报道的Nd:YAG陶瓷激光器运转在1064 nm,946 nm和1318 nm波段。1123 nm波段的激光可以用作掺铥光纤激光器的泵浦源,通过上转换产生蓝光。此外,1123 nm可经倍频晶体倍频得到561 nm的黄光,黄光在医学、生物荧光实验研究和全息照相存储等领域有重要用途。因此,1123 nm波段的激光器受到研究者的广泛关注。本论文以Nd:YAG陶瓷作为激光增益介质,进行了1123 nm连续、主动调Q和被动调Q的实验研究,并对主动调Q和被动调Q激光器进行了理论研究。本论文的具体内容有：1.采用LD端面泵浦方式,在不同输出镜透过率情况下,进行了1123 nm连续Nd:YAG陶瓷激光器的实验研究。在不同谐振腔长度下,进行了1123 nm连续Nd:YAG陶瓷激光器的实验研究。2.首次在LD端面泵浦方式下,采用声光调Q,进行了输出波长为1123 nm的主动调Q Nd:YAG陶瓷激光器的实验研究。在泵浦功率为17.1 W,脉冲重复率为20 kHz时,得到5.84 w的调Q输出功率。3.首次得到采用LD泵浦方式的1123 nm被动调Q Nd:YAG陶瓷激光器。实验中采用初始透过率为94%的Cr:YAG作为被动饱和吸收体。4.在考虑腔内激光和反转粒子数空间分布的情况下,对四能级主动调Q进行了理论分析,并以实验的1123nm主动调Q Nd:YAG陶瓷激光器为例进行了理论计算。将理论结果和实验结果做了对比。5.在考虑腔内激光和反转粒子数空间分布的情况下,对四能级被动调Q进行了理论分析,并以实验的1123nm被动调Q Nd:YAG陶瓷激光器为例进行了理论计算。将理论结果和实验结果做了对比。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪言
• 1.1 全固态激光器的简介及发展概况
• 1.2 透明激光陶瓷
• 1.2.1 透明激光陶瓷的发展历史
• 1.2.2 陶瓷的优点
• 1.3 Nd:YAG的陶瓷激光器
• 1.4 1123 nm Nd:YAG激光器
• 1.5 本文的主要研究内容
• 1.6 参考文献
• 第二章 LD泵浦1123 nm连续Nd:YAG陶瓷激光器
• 2.1 Nd:YAG发射谱线简介
• 2.2 LD泵浦1123 nm连续运转的Nd:YAG陶瓷激光器
• 2.2.1 实验装置
• 2.2.2 实验结果与讨论
• 2.3 参考文献
• 第三章 LD泵浦1123 nm主动调Q Nd:YAG陶瓷激光器
• 3.1 LD泵浦1123 nm主动调Q Nd:YAG陶瓷激光器
• 3.1.1 实验装置
• 3.1.2 实验结果与讨论
• 3.2 四能级主动调Q激光器的理论研究
• 3.2.1 考虑空间分布的四能级主动调Q激光器的速率方程
• 3.2.2 四能级主动调Q激光器特性的数值模拟
• 3.2.3 1123nm主动调Q Nd:YAG陶瓷激光器的数值求解与讨论
• 3.3 结论
• 3.4 参考文献
• 第四章 LD泵浦1123 nm被动调Q Nd:YAG陶瓷激光器
• 4.1 LD泵浦1123 nm被动调Q Nd:YAG陶瓷激光器
• 4.1.1 实验装置
• 4.1.2 实验结果与讨论
• 4.2 四能级被动调Q的理论研究
• 4.2.1 四能级被动调Q的速率方程
• 4.2.2 四能级被动调Q激光器特性的数值模拟
• 4.3 数值求解与讨论
• 4.4 结论
• 4.5 参考文献
• 第五章 全文总结
• 5.1 已研究的内容及创新点
• 5.2 本论文的创新点
• 5.3 待研究的问题
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表