【摘要】：位于“人眼安全”波段的1.617μm高能量調(diào)Q脈沖激光在激光測距、遠程遙感、激光雷達和中紅外激光的產(chǎn)生等領域具有廣泛的應用價值和發(fā)展前景。目前,通過半導體激光二極管(LD)同帶泵浦Er:YAG晶體是高效獲得1.617μm波長激光最有效的方式之一。本論文分別基于主動調(diào)Q和被動調(diào)Q兩種方法對1.617μm波長的脈沖激光進行實驗研究。實驗利用1532 nm LD作為同帶泵浦源,獲得了高效率、高能量和窄脈寬的1.617μm波長的穩(wěn)定脈沖激光輸出。主要內(nèi)容包括:(1)采用1532 nm LD作為同帶泵浦源,實現(xiàn)了基于加壓式磷酸鈦氧銣(RTP)電光調(diào)Q的1.617μm波長Er:YAG脈沖激光的輸出。實驗上,研究了100 Hz、500 Hz、1 kHz和2 kHz重復頻率下Er:YAG調(diào)Q激光器輸出脈沖寬度隨入射泵浦功率的變化關系。隨著泵浦功率的增加,激光器的脈寬大體成變窄的趨勢,實驗獲得的最窄脈沖寬度約為70 ns。相應地,輸出脈沖能量隨泵浦功率的增加而增大,實驗獲得的最大脈沖能量約為4.7 mJ。(2)采用1532 nm LD作為同帶泵浦源,實現(xiàn)了基于Cr~(2+):ZnSe晶體被動調(diào)Q的1.617μm波長Er:YAG脈沖激光的輸出。實驗首先對Cr~(2+):ZnSe的可飽和吸收參數(shù)進行了測量。測量結(jié)果表明Cr~(2+):ZnSe晶體在1.617μm波長處具有優(yōu)異的可飽和吸收性能。然后研究了輸出耦合鏡透過率為10%和20%兩種情況下的激光器的輸出特性。當輸出耦合鏡透過率為20%時,激光器工作波長位于1.617μm。實驗獲得的最大脈沖重復頻率、最大脈沖能量和最窄脈沖寬度分別為1.656 kHz、0.3 mJ和330 ns。脈沖間抖動小于2%,表明激光器工作在穩(wěn)定的調(diào)Q狀態(tài)。
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圖 1.1 美國國家激光安全標準各波段 MPE 值[2] 1.617 μm 脈沖激光的用途1.617 μm 的近紅外激光位于大氣透明窗口以及“人眼安全”波段，且 1.61不吸收二氧化碳和甲烷等氣體，因此在一些需要在大氣窗口處能進行千的應用（如相干多普勒測風激光雷達）中具有一定的優(yōu)勢。另外，該波在激光測距、遠程遙感、自由空間通訊以及中紅外激光的光源等領域也的應用[11-15]。（一）多普勒測風激光雷達高精度的大氣風場探測，對于數(shù)值氣候模型完善、天氣預報、生化氣體監(jiān)風切變預警等方面具有重大的意義。早期，人們使用探空氣球法測量大6]，其原理是氣球在受到不同風速及風向自由上升的過程中，通過探測水平運動分量而實現(xiàn)大氣探測[17]。但是該方法存在測量不到真實風速、測量時間長和測量效率低等缺點而限制了其應用。隨著激光技術的進

圖 1.2 大氣透過率曲線[23]（二）激光測距、遠程遙感激光測距的原理是利用激光器發(fā)射一束激光到目標，通過計時器測定從激光器發(fā)射的時刻到光電元件接收反射回來激光束的時間，這樣就能夠精確計算出目標到觀測者之間的距離。但是發(fā)射出去和反射回來的高亮度激光難免會入射到人眼，給眼睛帶來傷害。1.617 μm 激光具有人眼安全特性和處于“大氣透明窗口”并且光電接收設備對該波長的光有較強的響應靈敏度，因此，十分適合激光測距和遠程遙感等[6,7,24,25]。（三）中紅外激光的產(chǎn)生1.6 μm 脈沖激光源因其位于大氣窗口及“人眼安全”波段，它已被廣泛應用于激光領域，并且該波段還可以通過非線性轉(zhuǎn)換技術在 3 ~ 5 μm 波段產(chǎn)生中紅外激光。3 ~ 5 μm 波段是中紅外大氣傳輸衰減最小的窗口[23]，，該波段的激光對空氣之中的煙塵和大霧有很強的穿透力。在海平面，此波段激光的傳輸受懸浮物的散射和氣體分子的吸收影響非常小。最近有研究表明，可以用 1.6 μm 波段激光作
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN248.34


本文編號：2624337