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脉冲式2.94μm Er:YAG固体激光器的研究

作　者: 李世杰
导　师: 张喜和
学　校: 长春理工大学
专　业: 光学
关键词: Er:YAG晶体三能级 Er:YAG激光器重复频率
分类号: TN248.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

Er:YAG晶体在一定的条件下可以产生2.94μm激光输出,而水的吸收峰正好处于该波长,因此该种激光光源在医疗方面有着十分广阔的应用和发展前景。针对国内医疗领域对新型医用激光器的需求,本文设计并制作出一台输出波长为2.94μm并具有—定工作频率的Er:YAG激光器。本文从激光三能级系统理论分析入手,由三能级系统的激光速率方程推导出激光器的阈值条件,并在此基础上通过理论分析和模拟确定了包括激光器的晶体、泵浦源、聚光腔以及谐振腔等条件的参数选取,最终完成了激光器的整机结构设计,并对其进行了实验研究。完成的Er:YAG激光器的技术指标为：激光输出波长为；2.94μm最高输出能量15mJ；最高工作频率20Hz；激光脉宽75μs。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 引言  8
  1.2 ER:YAG激光器的发展现状及其应用现状  8-13
    1.2.1 国内外对Er:YAG晶体的研究  8
    1.2.2 国内外对Er:YAG晶体中Er~(3+)的荧光光谱的研究  8-9
    1.2.3 国内外对Er:YAG激光器的能级特性研究  9-10
    1.2.4 国内外对Er:YAG激光器的研究  10-12
    1.2.5 国内外对Er:YAG激光器应用的研究  12-13
  1.3 ER:YAG激光器的研究难点  13
  1.4 本论文的主要工作  13-14
第二章 ER:YAG固体激光器的基本理论研究  14-20
  2.1 ER:YAG晶体的能级结构  14-15
  2.2 ER离子的荧光光谱  15
  2.3 激光器的理论模型  15-20
    2.3.1 激光器的速率方程  15-17
    2.3.2 激光器的阈值和输出能量  17-20
第三章 ER:YAG激光器的整体设计  20-39
  3.1 ER:YAG晶体的参数确定  20-21
  3.2 泵浦光源的选取  21-25
  3.3 聚光器的结构设计  25-29
    3.3.1 聚光腔的结构类型  25-26
    3.3.2 聚光腔的能量传输效率  26-27
    3.3.3 聚光腔的反射面  27-28
    3.3.4 聚光腔结构设计的几点考虑  28-29
    3.3.5 聚光器的整体结构设计  29
  3.4 谐振腔的设计  29-33
    3.4.1 谐振腔的稳定性  29-30
    3.4.2 谐振腔的类型  30-31
    3.4.3 谐振腔的衍射损耗与相移  31-32
    3.4.4 谐振腔的结构设计  32-33
  3.5 激光器的整机结构设计  33-39
    3.5.1 激光器整体结构设计  33-35
    3.5.2 激光器电源设计  35-39
第四章掺铒YAG固体激光器的热效应研究  39-44
  4.1 激光棒内的温度分布  39-40
  4.2 激光棒的热应力  40
  4.3 激光棒的热应力双折射  40-41
  4.4 激光棒的热透镜效应  41-42
  4.5 冷却措施  42-44
第五章掺铒YAG固体激光器的实验研究  44-52
  5.1 灯泵固体激光器的能量转换效率  44-45
  5.2 Er:YAG激光器的能量输入输出特性  45-47
  5.3 铒YAG固体激光器的脉宽测量  47-52
总结  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-55

脉冲式2.94μm Er:YAG固体激光器的研究

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