脉冲LD抽运Tm:LuAG声光调Q激光器的研究

摘要

脉冲LD抽运Tm:LuAG声光调Q激光器的输出激光波长为2.023μm，处于大气透过窗口，且为人眼安全波段，因此在军事、医疗等领域都具有非常重要的应用价值。为了能够得到高能量、高频率2μm激光输出，本论文从理论和实验两方面研究了脉冲LD抽运Tm:LuAG声光调Q激光器。
　　首先，基于 Tm:LuAG激光器准三能级跃迁理论，建立并求解了脉冲 LD抽运Tm:LuAG激光器声光调Q速率方程，推导出抽运阈值、峰值功率、单脉冲能量、脉宽等一系列参量表达式，并进行数值模拟，为实验开展提供理论依据。
　　其次，基于脉冲LD抽运单端键合Tm:LuAG晶体的热模型，模拟Tm:LuAG晶体瞬态温度以及热焦距随时间的变化规律，讨论晶体长度、掺杂浓度、脉冲 LD激光器抽运方式、抽运功率等参数对Tm:LuAG晶体温度和热焦距的影响，为激光晶体参数的选择以及谐振腔的设计提供理论依据。
　　再次，设计脉冲LD抽运Tm:LuAG声光调Q激光系统，确定脉冲LD抽运源参数、声光调Q参数、激光工作物质参数、谐振腔参数等。为缓解晶体热效应，提出两个脉冲 LD间歇抽运两块单端键合晶体的方式，实现热效应自补偿，避免多余元器件的插入，提高谐振腔的稳定性。
　　最后，搭建实验平台，测得Tm:LuAG晶体对抽运光源的吸收情况、Tm:LuAG晶体的热透镜焦距范围等，在此基础上开展脉冲LD抽运Tm:LuAG声光调Q激光器实验研究，得到重复频率为100Hz，单脉冲能量为2.25mJ，脉宽为5000μs的声光调Q激光输出，激光器输出中心波长为2023.0nm，光束质量为M2x为1.07，M2y为1.30。

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第一章 绪 论

1.1单掺Tm固体激光器研究背景和意义

1.2 脉冲Tm:LuAG 固体激光器的发展概况

1.3论文的主要研究内容

第二章 脉冲LD抽运Tm:LuAG声光调Q激光器理论分析

2.1 Tm:LuAG晶体的物理及光谱特性

2.2 Tm:LuAG声光调Q激光器能级跃迁理论

2.3连续Tm:LuAG激光器的速率方程的理论研究分析

2.4脉冲LD抽运Tm:LuAG声光调Q激光器的速率方程

2.5 脉冲LD抽运Tm:LuAG声光调Q激光器输出参量的表达式

2.6 本章小结

第三章 脉冲LD抽运Tm:LuAG晶体热透镜效应的理论分析

3.1 脉冲LD单端抽运Tm:LuAG晶体的瞬态温度分布理论分析

3.2 脉冲LD单端抽运Tm:LuAG晶体的热透镜效应理论分析

3.3 Tm:LuAG晶体的各项参数对瞬态热效应的影响

3.4 Tm:LuAG激光器运转方式对瞬态热效应的影响

3.5 本章小结

第四章 脉冲LD抽运Tm:LuAG声光调Q激光系统设计

4.1脉冲LD抽运Tm:LuAG声光调Q激光器晶体参数设计

4.2脉冲LD抽运Tm:LuAG声光调Q激光器输出镜透过率的参数

4.3 Tm:LuAG激光器脉冲LD间歇抽运方式的提出、设计与优化

4.4 脉冲LD间歇抽运Tm:LuAG声光调Q激光器谐振腔的设计

4.5 本章小结

第五章 脉冲LD抽运Tm:LuAG声光调Q激光器实验研究

5.1抽运源输出特性的研究

5.2 Tm:LuAG晶体吸收系数的测定

5.3 Tm:LuAG晶体热焦距的测量

5.4 Tm:LuAG激光器输出特性研究

5.5本章小结

结论

致谢

参考文献