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LD泵浦自调Q腔内倍频激光器研究

作　者: 徐震
导　师: 吴念乐
学　校: 清华大学
专　业: 光学
关键词: 激光二极管 Cr4+ Nd3+ YAG 自调Q激光腔内倍频
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 206次
引　用: 2次
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内容摘要

二极管泵浦固体激光器具有光束质量好、寿命长、工作稳定、结构紧凑、效率高等优点，已经在很大程度上替代了其它类型的激光器。而LD泵浦的固体调Q激光器是产生高峰值功率脉冲激光的优质光源。高峰值功率、高重复频率的纳秒至几百纳秒的脉冲激光，广泛地应用于激光雷达、激光测距、遥感遥控、微型手术和微型机械方面。激光二极管（LD）泵浦的被动调Q激光器能够提供这种脉冲，而且具有结构紧凑、效率高、价格便宜等优点。特别是近年来，掺Cr4+离子的各种晶体如Cr4+:YAG，Cr4+:GSGG，Cr4+:Mg2SiO4和Cr4+:YSO等作为被动调Q开关受到了广泛的关注。它们具有很宽的吸收带和良好的饱和吸收性质，恢复时间较长，光化学性质稳定，无退化现象，热导性好，损伤阈值高。其中有的含Cr离子晶体还具有偏振方向选择的吸收特性，不加任何偏振元件即可输出线偏振的脉冲激光，这对于腔内倍频是一个非常好的特性。近年来，人们对于Cr4+离子和激光增益离子双掺的晶体做成的自调Q激光晶体已经产生了广泛的兴趣。利用速率方程，我们对自调Q二极管泵浦固体激光器进行了数值模拟。计算出了自调Q脉冲的峰值功率，单脉冲能量，脉冲宽度，能量利用率，重复频率，平均输出功率等。根据自调Q二极管泵浦固体激光器的特点，计算了腔内损耗、腔长和饱和吸收体的初始吸收系数对于峰值功率、单脉冲能量、脉冲宽度和能量利用率的影响，并由此提出了设计自调Q激光器中的参数选择规律。用光纤耦合输出的LD，通过成像系统会聚，对二极管泵浦的自调Q激光器进行了实验研究，得到了平均功率3.36 W，脉冲宽度65 ns，重复频率87 kHz的1064 nm脉冲激光。光光效率达到15.5%，斜效率达到23.8%。单脉冲能量为38.6 (J，峰值功率达到600 W。首次实现了LD泵浦自调Q腔内倍频激光器的运转。在16.9 W的泵浦功率下，得到了最大平均输出功率为1 W，脉冲宽度为210 ns，重复频率47 kHz的532 nm倍频光。光光效率达到6%，斜效率达到8.6%。单脉冲能量为21.3 (J，峰值功率达到100 W。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-4
目录  4-5
第一章引言  5-11
  1．1 DPSSL发展综述  5-8
  1．2 被动调Q及自调Q腔内倍频及自倍频激光器发展  8-11
第二章自调Q激光器的理论分析  11-25
  2．1 速率方程  11-12
  2．2 自调Q激光器的数值模拟  12-18
  2．3 自调Q激光器的参数计算以及分析  18-25
第三章 LD泵浦Cr,Nd:YAG自调Q激光器实验  25-47
  3．1 实验装置  25-29
  3．2 热透镜及谐振腔  29-36
    3．2．1 热透镜  29-33
    3．2．2 谐振腔  33-36
  3．3 实验结果以及分析  36-47
    3．3．1 最佳泵浦温度和最佳耦合输出率  36-41
    3．3．2 最佳耦合输出  41-43
    3．3．3 脉宽和重复频率  43-44
    3．3．4 自调Q激光的偏振特性  44-45
    3．3．5 实验中的一些现象和问题的讨论  45-47
第四章腔内倍频自调Q激光实验研究  47-65
  4．1 双轴晶体的倍频相位匹配角及有效非线性系数的计算  47-59
    4．1．1 双轴晶体的非线性光学性质  47-49
    4．1．2 双轴晶体中倍频的相位匹配角及有效非线性系数的计算  49-54
    4．1．2 KTP及LBO晶体简介  54-57
    4．1．3 倍频晶体的选择—KTP还是LBO？  57-59
  4．2 LD泵浦Cr,Nd:YAG腔内倍频自调Q实验  59-65
    4．2．1 实验装置  59-60
    4．2．2 最佳匹配条件  60-61
    4．2．3 实验结果及分析  61-63
    4．2．4 实验中出现的一些问题  63-65
结论  65-67
参考文献  67-71
致谢  71-72
个人简历及攻读硕士学位期间发表的学术论文  72

LD泵浦自调Q腔内倍频激光器研究

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