室温下LD泵浦Tm,Ho:YLF激光器的研究

摘要

理论方面，首先介绍了Tm，Ho系统的发光机理，给出了准三能级的速率方程模型，在此基础上建立了连续输出Tm，Ho：YLF固体激光器的准三能级速率方程理论模型。以速率方程为基础，讨论了上转换效应对激光输出的影响，分析了连续运转激光器输出特性与温度、晶体掺杂浓度、晶体长度、输出耦合镜透过率和腔内损耗等多种因素的关系。 实验方面，首先研究了LD单端泵浦的Tm，Ho：YLF平平腔微片激光器，在室温下获得了343mW的2μm连续激光输出，斜率效率为21.8﹪，最大光光效率是16.8﹪，同时分析了温度对激光阈值和激光器输出的影响，讨论了激光光束质量问题。其次研究了LD单端泵浦Tm，Ho：YLF平凹腔固体激光器，近室温下获得了218 mW的2μm连续激光输出，斜率效率是4.9﹪，最大光-光转换效率是3.1﹪，同时分析了腔长和输出耦合镜透过率对激光输出的影响，定性分析了激光光束质量问题，并在激光输出特性方面与微片平平腔激光器进行了比较。还对实验中出现的晶体脆裂现象进行了分析。然后研究了LD双端泵浦Tm，Ho：YLF平凹腔固体激光器，近室温下获得了310mW的2 μm连续激光输出，斜率效率为3.3﹪，最大光光效率为2.2﹪。同时分析了双端泵浦与单端泵浦相比较的诸多优点。最后还设计了LD双端泵浦Tm，Ho：YLF环形腔固体激光器，并对两种环形腔进行了比较。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题研究背景和意义

1.1.1激光测距

1.1.2激光雷达

1.1.3光电对抗

1.1.4医学诊断和治疗

1.2 2μm固体激光器的发展概况

1.2.1国外2μm固体激光器的发展历史

1.2.2国内2μm固体激光器的发展历史

1.2.3 2μm固体激光器的发展趋势

1.3本论文的主要工作

第2章Tm，Ho激光器发光机理及速率方程理论

2.1引言

2.2 Tm，Ho激光器的发光机理

2.2.1激光工作物质

2.2.2激光晶体中的Ho3+的Stark能级结构

2.2.3 2μm激光器的运转机制

2.3 Tm，Ho系统速率方程

2.3.1准三能级系统的速率方程

2.3.2 Tm，Ho系统的平衡关系

2.3.3能量传递上转换(ETU)

2.3.4 Tm，Ho的速率方程模型

2.3.5 Tm，Ho系统的激光参数

2.3.6 Tm，Ho系统激光阈值

2.3.7激光器的输出特性

2.4本章小结

第3章Tm，Ho：YLF微片激光器的实验研究

3.1引言

3.2激光单元部分

3.2.1泵浦光源

3.2.2泵浦方式

3.2.3光学耦合系统

3.2.4隔离系统

3.2.5激光工作物质

3.2.6晶体制冷

3.3 LD泵浦的Tm，Ho：YLF微片激光器实验装置

3.4实验现象及结果分析

3.4.1激光二极管的注入电流和泵浦功率的关系

3.4.2 2μm激光输出激光特性的测量

3.5本章小结

第4章Tm，Ho：YLF固体激光器的实验研究

4.1引言

4.2二极管单端泵浦Tm，Ho：YLF激光器的实验装置

4.2.1实验原理与装置

4.2.2泵浦光源

4.2.3激光工作物质

4.2.4晶体制冷

4.3实验现象及结果分析

4.3.1实验中的上转换现象

4.3.2激光输出功率

4.3.3腔长对激光器输出功率的影响

4.3.4输出镜透过率对激光器输出功率的影响

4.3.5激光光束质量的测量

4.3.6热脆裂效应

4.4 LD单端泵浦平凹腔Tm，Ho：YLF激光器的实验研究

4.4.1实验原理与装置

4.4.2激光输出功率的测量

4.5双端泵浦

4.5.1实验装置及原理

4.5.2实验现象及结果分析

4.5.3四镜八字环形腔

4.5.4四镜矩形环形腔

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢