主被动双调Q全固态Ho:YAG激光器研究

摘要

2μm波段激光位于人眼安全范围，可以应用于人口密集的区域进行大范围使用。2μm波段在大气中损耗较小，大气透过性能较好，经常应用于光电对抗，激光雷达，医疗，测距等方面。同时，2μm波段激光还可以作为泵浦源泵浦固体中红外光学参量振荡器，可以获得3-12μm范围内的激光输出。因此获得良好的2μm激光输出是具有实际的应用意义的。
　　本文进行了双端泵浦的棒状Ho:YAG激光器的实验研究，基于Ho:YAG晶体的吸收光谱确定了Ho:YAG激光器的泵浦波长，由Ho:YAG晶体的发射光谱确定了Ho:YAG激光器的输出波长范围。由于泵浦光对晶体的相互作用会在晶体内部形成热致折射率梯度，因此我们从理论上计算分析了晶体内部的温度分布以及由折射率变化引起的热透镜的热焦距。基于以上理论的计算，进行了双端泵浦的棒状Ho:YAG激光器的实验研究。使用不同透过率的透镜作为输出镜，实验研究了不同的调Q方式，对于激光器输出特性的影响。首先进行了主动电光调Q，在重复频率为1kHz的情况下，获得了最高的单脉冲能量为17.3mJ，脉冲宽度为16.9ns，峰值功率为1.024MW的脉冲输出，属于2μm波段效果较好的输出结果。接下来进行了以 Cr2+:ZnS为可饱和吸收体的被动调Q实验，最后进行了主被动双调Q实验，并通过对比三种不同的调Q方式所得到的实验结果，研究了双调Q方式对于脉冲输出激光在脉冲脉宽，峰值功率，输出脉冲波形等方面的影响，通过双调Q将脉宽大幅度压缩，得到的脉冲波形近乎完全对称。

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第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2国内外文献综述

1.2.1 被动调Q固体激光器发展现状

1.2.2 主动调Q固体激光器发展现状

1.2.3 双调Q固体激光器发展现状

1.3本论文研究的主要内容

第2章 Ho:YAG激光器理论研究

2.1 Ho:YAG晶体的基本特性

2.1.1 Ho:YAG晶体的物理特性

2.1.2 Ho:YAG晶体的光谱特性

2.1.3 Ho:YAG能级结构分析

2.1.4 理论模拟参数

2.2 Ho:YAG晶体的热效应分析

2.2.1 Ho:YAG晶体的热场理论分析

2.3.2 晶体的热透镜效应分析及理论计算

2.3本章小结

第3章 连续输出Ho:YAG激光器实验研究

3.1 连续Ho:YAG激光器输出特性

3.1.1 Tm:YLF激光器泵浦源

3.1.2 Tm:YLF激光器

3.1.3 Ho:YAG激光器

3.2 本章小结

第4章 Ho:YAG激光器调Q理论及实验研究

4.1电光调Q

4.1.1 电光调Q晶体

4.1.2 电光调Q实验

4.2 被动调Q

4.2.1 Cr2+:ZnS的物理及光谱特性

4.2.2 Cr2+:ZnS 晶体的吸收特性

4.2.3 被动调Q实验

4.3主被动双调Q Ho：YAG激光器的研究

4.3.1 EO-Cr2+:ZnS双调Q实验

4.4本章小结

结论

参考文献

声明

致谢