2μm Cr，Tm，Ho：YAG固体激光器的理论与实验研究

摘要

随着2gin激光在激光遥感、激光测距、光谱分析、大气环境监测、空间通讯以及军事方面应用的不断扩展，其重要性越来越明显。特别是近二十年来，可以产生2gm激光的固体激光器越发引起人们极大兴趣，这种激光器被认为是相干多普勒测风雷达、差分吸收雷达和激光测距机等系统的理想光源。本论文从理论和实验两个方面对固体激光器进行了研究和探索。 理论方面，本文从Cr,Tm,Ho三掺晶体光谱吸收特性、离子间能量转移过程及准三能级运转方式对激光器的工作特性进行了理论分析。对Cr,Tm,Ho三掺固体激光器所需用到的氙灯泵浦系统、聚光腔以及光学谐振腔的结构和工作原理进行了详细的阐述，而且本文还就重复脉冲泵浦情况下，固体激光器的温度分布进行了讨论，最后简要分析了常用水冷系统的工作过程。 实验方面，本论文根据实验需求先对实验中所需各种设备进行了有针对性的选取，由上面的理论分析，我们最终选择平一平腔，进行了实验研究，而且对于谐振腔的输出镜我们分别选择透过率为10％、20％、30％的平平镜，通过各种腔镜的组合，最终得在20％的透过率时，单脉冲注入能量为98J，重复频率10HZ情况下，平均功率为15.5W的2岬激光输出，电光转换效率1.5％。 论文最后对理论和实验方面所作的工作进行总结，并对实验中存在的和有待研究的问题提出建议。

目录

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声明

第一章绪论

1.1 2μm固体激光器应用

1.1.1生物医学

1.1.2激光雷达

1.1.3激光测距

1.1.4光电对抗

1.2 2μm固体激光器国内外现状

1.2.1国内2μm固体激光器发展现状

1.2.2国外2μm固体激光器发展现状

1.3常见2μm固体激光器结构

1.3.1单路2μm固体激光器

1.3.2多路2μm固体激光器

1.4 2 μm常用激光晶体

1.4.1基质的选取

1.4.2离子掺杂

1.5本论文研究内容

第二章Cr,Tm,Ho三掺激光器的基础理论

2.1能级结构分析

2.2速率方程

2.3氙灯泵浦系统

2.3.1泵浦光源

2.3.2脉冲氙灯的工作原理

2.3.3脉冲氙灯的光谱特性

2.4泵浦腔

2.4.1单灯单棒单椭圆腔

2.4.2双灯单棒双椭圆腔

2.5热分布

2.6冷却系统

第三章Cr,Tm,Ho：YAG激光器的理论与实验研究

3.1 Cr,Tm,Ho：YAG激光谐振腔的理论研究

3.1.1大功率固体激光器腔型选择

3.1.2包含热透镜的腔型参数分析

3.2 Cr,Tm,Ho：YAG激光器实验研究

3.2.1泵浦方式的选择

3.2.2泵浦氙灯及电源

3.2.3聚光腔的选择

3.2.4激光工作物质

3.2.5腔型选择

3.2.6水冷系统

3.2.7结果与分析

第四章 总结与建议

附录

参考文献

参加工作和发表论文

致谢