LD端面抽运铒镜共掺固体激光器模式的理论及实验研究

摘要

激光二极管抽运1.54μm铒镱共掺固体激光器具有具有结构紧凑、效率高、成本低等优点。这种激光器在人眼安全探测和医疗检测等方面具有广泛的应用前景，因而受到了学术界和工业界的广泛关注。这些应用不仅要求铒镱共掺固体激光器具有较高的输出功率，还要求激光器提供良好的光束质量，稳定的输出频率。
　　 本文重点研究了1.54μm铒镱共掺固体激光器的激光模式。首先对1.54μm铒镱共掺固体激光器的发展及应用做了简要介绍。第二章中介绍了与谐振腔模式相关的若干概念；使用光谱分析仪对铒镱共掺固体激光器的纵模进行记录；利用刀口法测量了铒镱共掺固体激光器基模光斑半径；利用数码相机记录了几种高阶横模和混合横模光斑。最后从理论和实验两方面研究了谐振腔模式的重要特征之一，腔内往返损耗。通过对速率方程进行分析，在充分考虑上转换效应影响的情况下，利用激光器输出功率和抽运功率的关系测量了铒镱共掺固体激光器腔内往返损耗。
　　 第三章介绍了热透镜效应对铒镱共掺固体激光器基模光束质量的影响。首先利用刀口法测量铒镱共掺固体激光器的热透镜焦距。然后，研究了热透镜对光束质量因子M2的影响。理论和实验都表明，通常情况下随着热透镜焦距的减小，光束质量下降。
　　 第四章研究了被动调Q运转时Co2+：MgAl2O4饱和吸收体对1.54μm铒镱共掺固体激光器激光模式的影响。在实验中我们发现Co2+：MgAl2O4晶体不仅可以做调Q开关，它还等效于一个法布里-珀罗标准具，对纵模具有调制和选择作用。在C02+：MgAl2O4晶体作用下1.54μm铒镱共掺固体激光器可能实现单模脉冲运转。我们利用数值模拟研究了饱和吸收体、谐振腔和铒镱共掺磷酸盐玻璃增益曲线对纵模的共同选择作用，并从选模角度提出了一种被动调Q铒镱共掺固体激光器优化设计方案。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第一节 1.54μm铒镱共掺固体激光器的发展

第二节 1.54 μmm铒镱共掺固体激光的应用

1.2.1 人眼安全激光测距

1.2.2 激光多普勒转速测量

1.2.3 激光医疗

第三节 本文主要研究内容

第二章 铒镱共掺微片固体激光器的谐振腔模式分析

第一节 铒镱共掺固体激光器的连续运转

第二节 铒镱共掺固体激光器谐振腔模式分析

2.2.1 谐振腔模式的概念

2.2.2 纵模的概念及实验记录

2.2.3 横模的概念及实验记录

第三节 谐振腔的往返损耗

第四节 本章小节

第三章 热效应与基模高斯光束质量的关系

第一节 热透镜效应及热透镜焦距的测量

3.1.1 含热透镜的铒镱共掺固体激光器谐振腔

3.1.2 铒镱共掺固体激光器热透镜焦距的实验测量

3.1.3 实验结果及分析

第二节 热透镜对光束质量因子M2的影响

3.2.1 光束质量因子M2的定义

3.2.3 热透镜与M2的关系

第三节 本章小结

第四章 被动调Q运转时Co2+：MgAl2O4饱和吸收体对1.54 μ m铒镱共掺固体激光器激光模式的影响

第一节 Co2+：MgAl2O4饱和吸收体被动调Q的基本原理

4.1.1 Co2+：MgAl2O4晶体的特性

4.1.2 Co2+：MgAl2O4晶体作用下铒镱共掺固体激光器的被动调Q速率方程

4.1.3 铒镱共掺固体激光器在Co2+：MgAl2O4晶体作用下的被动调Q实验

第二节 Co2+：MgAl2O4饱和吸收体对激光模式选择作用的实验研究

第三节 Co2+：MgAl2O4饱和吸收体对激光模式选择作用的理论分析

4.3.1 F-P谐振腔和F-P标准具对激光模式的选择作用

4.3.2 铒镱共掺固体激光器中的纵模选择

4.3.3 以选频为目的对铒镱共掺固体激光器进行优化的方案

第四节 本章总结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

个人简历在学期间发表的学术论文与研究成果