LD端泵YVO-Nd：YVO键合晶体1.3/1.5μm激光器

摘要

全固态激光器(Diode Pumped Solid State Laser,DPSSL)是指以半寻体被光器(LD)作为抽运源去抽运固体激光介质的固体激光器，具有体积小、重量轻、寿命长、效率高等优点，广泛应用于光存储、光显示、光互联、光信息处理、激光加工、医疗和军事等重要领域，成为激光技术的主要研究和发展方向。激光器运转工程中，激光介质吸收抽运能量一部分会转化为热量，在激光晶体内产生一定的温度梯度，引起的激光晶体折射率的变化会导致热透镜效应，影响激光光束质量，降低输出功率。
　　 如何有效地减少抽运过程和激光发射过程中激光介质产生的热量，是全固态高功率激光器研究过程中所面临的主要难题之一。随热键合技术的日益成熟，键合晶体己成为减缓激光器热效应的有效手段之一。热键合晶体由于键合面处有效地热传导，能明显的改善热键合晶体的热效应。减缓激光器热效应的另一有效手段是采用880nmLD直接把Nd3+抽运到激光上能级，以减小量子缺陷带来的热效应。直接抽运技术减少了粒子的无辐射跃迁，能够有效降低晶体内热量，提高激光器性能。
　　 1.5μm左右对人眼的损伤阈值比较高，对人眼安全并且是大气窗口，与1.06μm激光相比，对烟雾有较强的穿透能力，在军事和民用上都有广阔的应用前景。基于受激拉曼散射设计的1.5μm人眼安全波段的激光器由于结构紧凑，输出效率高和转换效率高，以及输出光束质量好受到人们越来越多的关注，成为人眼安全激光器领域的研究热点。
　　 本论文主要对LD端面抽运的YV04-Nd:YV04键合晶体1342nm激光器以及调Q运转的YV04-Nd:YV04/SrW04人眼安全拉曼激光器进行了理论分析和实验研究。论文主要内容和创新点概括为：
　　 1以Nd:YV04晶体为激光增益介质，研究了三种不同LD抽运源的抽运条件下，抽运腰斑大小对1342nm激光输出的影响。实验采用的LD抽运腰斑直径分别为400μm、600μm、800μm，选用800μm纤芯半径的LD作为抽运源可有效减轻激光晶体内的热效应，提高1342nm激光的最高平均输出功率。
　　 2首次在LD端泵激光器实验中同时利用YV04-Nd:YV04键合晶体和880nmLD抽运技术。并与相同实验条件下880nmLD抽运Nd:YV04单一晶体1342nm激光器、808nmLD抽运YV04-Nd:YV04键合晶体1342nm激光器、808nmLD抽运Nd:YV04单一晶体1342nm激光器的实验结果进行了比较。利用有限元分析方法，数值模拟了以上几种情况下晶体内的温度分布，晶体内温度梯度小时所得到的激光器斜效率较高。
　　 3以YV04-Nd:YV04为激光介质，以SrW04为拉曼介质，采用声光主动调Q，首次实现了LD端面抽运的YV04-Nd:YV04/SrW04主动调Q拉曼激光器在1531nm人眼安全波长的高效运转。在LD抽运功率为17.1W，脉冲重复率为30kHz时，LD端面抽运的YV04-Nd:YV04/SrW04主动调Q拉曼激光器实验得到1531nm拉曼光最高平均输出功率为1.6W，相应的从LD到1531nm拉曼光的光-光转换效率为9.7％。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

第一章 绪言

§1.1 全固态激光器的发展概况

§1.2 键合晶体

1.2.1 晶体内温度分布

1.2.2 键合晶体

§1.3 人眼安全拉曼激光器

§1.4 研究内容

第二章 LD端面抽运理论分析

§2.1 端面抽运晶体温度场分布理论

2.1.1 光能量分布

2.1.2 热传导方程

2.1.3 边界条件

§2.2 880nm LD直接抽运理论

第三章 LD端面抽运YV04-Nd:YV04键合晶体1342nm激光器

§3.1 Nd:YV04晶体

3.1.1 Nd:YV04晶体物理光学特性

3.1.2 Nd:YV04 1342 nm激光输出

§3.2 808 nm LD抽运的Nd:YV04 1342 nm激光输出特性

3.2.1 实验装置

3.2.2 激光晶体内的温度场分析

3.2.3 激光晶体功率输出对比

3.2.4 结论

§3.3 880nm LD端泵YV04-Nd:YV04键合晶体激光输出特性研究

3.3.1 实验装置

3.3.2 实验装置实验结果与讨论

3.3.3 结论

第四章 LD端泵YV04-Nd:YV04/SrW041531 nm激光器

§4.1 受激拉曼散射

§4.2 人眼安全拉曼激光器实验研究

4.2.1 实验装置

4.2.2 实验结果与讨论

4.2.3 总结

第五章 全文总结

参考文献

致谢

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