由于具有窄線寬、低噪聲、波長對應大氣傳輸窗口、能夠被水分子和羥基磷灰石等生物組織成分強吸收等優(yōu)良特性,波長為3μm的全固態(tài)連續(xù)單頻激光光源在自由空間量子信息、非線性光學、生物光子學、激光醫(yī)療、痕量氣體檢測等方面均有著重要的應用。特別是在8-12μm的可調諧遠紅外激光產生方面,對高功率窄線寬的全固態(tài)連續(xù)單頻3μm激光光源更是有著急迫的需求。因此,我們基于全固態(tài)激光技術,詳細闡述了利用LD端面泵浦Er:YAG激光晶體,研制全固態(tài)連續(xù)單頻3μm激光器的理論研究。主要研究內容如下:1.基于文獻調研詳細介紹了Er:YAG晶體的性質,包括其物理特性、Er:YAG激光器的能量過程以及光譜特性。然后通過數(shù)據(jù)擬合,分析了晶體溫度對受激輻射截面和能級壽命等性質參數(shù)的影響。之后理論分析了Er:YAG晶體熱效應的產生機理、Er:YAG晶體的熱透鏡效應以及熱效應作用下的熱致衍射損耗的變化,最后基于降低晶體的熱效應,設計了四鏡環(huán)形諧振腔的各項參數(shù)。2.建立了基于Er:YAG的3μm激光系統(tǒng)的速率方程理論模型,并對系統(tǒng)的速率方程組進行了求解。根據(jù)得到的輸入功率和輸出功率的隱函數(shù)關系式,進一步分析討論了不同激光器參數(shù)對連續(xù)單頻3μm激光輸出特性的影響。激光器參數(shù)包括:晶體摻雜濃度、晶體溫度、晶體長度以及諧振腔參數(shù)(輸出鏡透射率、泵浦光與振蕩激光模式匹配比率、單向器插入損耗)。根據(jù)理論模擬結果,確定了最優(yōu)的晶體摻雜濃度,晶體長度,輸出鏡透射率和泵浦光與振蕩激光模式匹配比率。
【學位單位】：山西大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN248
【部分圖文】：

LD 端面泵浦全固態(tài)連續(xù)單頻 3 μm 激光器的理論研究周病學、正畸學等方面都能發(fā)揮其獨特的優(yōu)勢，可以用于窩光輔助正畸粘接等口腔治療[19-21]。除此之外，3 μm 波段的激量振蕩器的泵浦源，用來產生 8-12 μm 的可調諧中紅外激光激光可應用在光電對抗中[15,22]。

圖 2.1 Er:YAG 晶體的能級結構與激光躍遷過程為 Er:YAG 晶體的能級結構與激光躍遷過程[44 的激光二極管進行泵浦時，處于基態(tài)4I15/2能級，躍遷至4I11/2能級。由于4I11/2能級的壽命較43+

Er:YAG晶體的吸收譜
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本文編號：2839155