發(fā)布時間：2020-11-15 07:22

　　 2μm波段激光處于大氣窗口與人眼安全波段,同時也處于水分子和人體組織的吸收峰,因此該波段激光光源被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、軍事和科研等領(lǐng)域的計量與檢測。利用半導(dǎo)體激光器泵浦Tm,Ho共摻晶體是獲得2μm波段激光的有效手段。本論文的主要工作是從理論和實驗兩方面對新型Tm,Ho:LuVO_4激光器及其輸出特性展開深入研究。首先,在理論方面利用實驗獲得的Tm,Ho:LuVO_4晶體的吸收光譜、熒光光譜,計算出Tm,Ho:LuVO_4晶體的吸收截面及發(fā)射截面。同時,根據(jù)Tm,Ho離子能級躍遷機制,得到Tm,Ho共摻系統(tǒng)的準四能級速率方程,由晶體參數(shù)及光譜參數(shù)等,對Tm,Ho:LuVO_4激光器的相關(guān)性能進行數(shù)值模擬,并根據(jù)模擬結(jié)果分析激光晶體參數(shù)和諧振腔參數(shù)對激光器連續(xù)輸出特性的影響。根據(jù)已獲得的Tm,Ho:LuVO_4晶體參數(shù),對主動調(diào)Q的Tm,Ho:LuVO_4激光器輸出特性進行數(shù)值模擬,并分析主動調(diào)Q模式運轉(zhuǎn)Tm,Ho:LuVO_4激光器的晶體粒子數(shù)密度、諧振腔輸出鏡透過率、諧振腔內(nèi)損耗對激光輸出脈沖寬度、脈沖能量及峰值功率的影響。對被動調(diào)Q模式運轉(zhuǎn)的Tm,Ho:LuVO_4激光器的輸出特性進行數(shù)值模擬,并分析被動調(diào)Q模式運轉(zhuǎn)Tm,Ho:LuVO_4激光器的輸出鏡透過率、漂白難易度等對輸出功率、脈沖寬度和脈沖能量的影響。其次,建立Tm,Ho:LuVO_4激光器的諧振腔ABCD矩陣,對諧振腔的穩(wěn)定性與諧振腔參數(shù)之間的關(guān)系進行詳細分析,并以此為依據(jù)設(shè)計Tm,Ho:LuVO_4激光器的光學諧振腔。選用中心波長798.6nm的半導(dǎo)體激光器進行雙端泵浦,實驗研究了液氮制冷下連續(xù)波模式運轉(zhuǎn)Tm,Ho:LuVO_4激光器的輸出耦合鏡透過率、諧振腔長、泵浦功率等諧振腔參數(shù)對激光器輸出特性的影響。當Tm,Ho:LuVO_4激光器選用輸出耦合鏡透過率30%、諧振腔長155mm、泵浦功率14.7W時,有最大輸出功率4.64W,相應(yīng)的斜率效率和光學轉(zhuǎn)換效率分別為34.6%和31.6%,激光器的輸出波長為2075.72nm,該波長Tm,Ho:LuVO_4連續(xù)運轉(zhuǎn)激光器可做醫(yī)療檢測的新型激光光源。最后,在連續(xù)波模式運轉(zhuǎn)Tm,Ho:LuVO_4激光器研究的基礎(chǔ)上,開展主、被動調(diào)Q模式運轉(zhuǎn)Tm,Ho:LuVO_4激光器的研究。實驗研究了聲光主動調(diào)QTm,Ho:LuVO_4激光器的輸出耦合鏡透過率、脈沖重復(fù)頻率、泵浦功率等對激光器輸出特性的影響。在輸出鏡透過率30%、脈沖重復(fù)頻率10KHz、泵浦功率14.7W的條件下,有最大輸出功率為3.77W,其斜率效率和光學轉(zhuǎn)換效率為14%和25.6%;脈沖重復(fù)速率為1KHz時,獲得最窄脈沖寬度69.9ns。激光器輸出波長2056.59nm,該波長主動調(diào)Q脈沖Tm,Ho:LuVO_4激光器可應(yīng)用于特種材料檢測。在被動調(diào)Q Tm,Ho:LuVO_4激光器實驗研究中,以二維材料石墨烯為飽和吸收體設(shè)計了新型飽和吸收鏡,研究了被動調(diào)Q模式運轉(zhuǎn)Tm,Ho:LuVO_4激光器的輸出鏡透過率、泵浦功率等對激光器輸出特性的影響。激光器最大單脈沖能量40.4μJ,最大輸出功率1034mW,最窄脈沖寬度300ns;激光輸出波長2057.03nm,該波長被動調(diào)Q Tm,Ho:LuVO_4激光器可為遙感監(jiān)測提供一種新的光源。本研究獲得了一種2μm波段的新型連續(xù)激光輸出和兩種2μm波段的新型脈沖激光輸出,為醫(yī)療儀器、材料檢測、遙感監(jiān)測領(lǐng)域提供了三種新型高質(zhì)量激光光源。
【學位單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN248
【部分圖文】：

4連續(xù)激光器的輸出波長如圖3-13所示，連續(xù)波輸出波長為2075.72nm，該波長可用作醫(yī)療檢測儀器的 光 源 。 激 光 器 主 動 調(diào) Q 模 式 運 轉(zhuǎn) 時 ， 其 輸 出 波 長 光 譜 范 圍2074.60~2077.37nm，相應(yīng)的光譜寬度為2.77nm。

Ho:LuVO4主動調(diào) Q 激光器的輸出波長ig.4-7 The output wavelength of the actively Q-switched Tm,Ho:LuVO4la光束質(zhì)量的測量2

圖 4-8 最高輸出功率下 Tm,Ho:LuVO4激光器的 2-d 和 3-d 近場強度分布Fig.4-8 2-d and 3-d near-field intensity distribution of the Tm, Ho: LuVO4laser at thehighest output power
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 薛冰;紀奕才;;基于同軸諧振腔法的材料電參數(shù)測量[J];電子測量技術(shù);2017年04期

2 陳心;李齊良;宋俊峰;;基于光柵的微環(huán)諧振腔快慢光效應(yīng)[J];杭州電子科技大學學報(自然科學版);2016年05期

3 傅文杰;鄢揚;陳馳;關(guān)曉通;黎曉云;袁學松;黃瑛;鄧維榮;;220GHz同軸諧振腔回旋管研究[J];真空電子技術(shù);2014年03期

4 邱瑞;周長庚;羅勇;;微波等離子體化學氣相沉積系統(tǒng)諧振腔研究[J];真空科學與技術(shù)學報;2012年12期

5 謝永超;張文初;石金艷;;同軸波導(dǎo)與開放式同軸諧振腔的比較研究[J];空間電子技術(shù);2011年01期

6 劉睿;李宏福;;回旋管同軸諧振腔模式的選擇[J];強激光與粒子束;2011年05期

7 李成仁;高純鈮在TESLA超導(dǎo)諧振腔中的應(yīng)用[J];稀有金屬材料與工程;2000年06期

8 姚志成;放大器和振蕩器諧振腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J];現(xiàn)代雷達;1998年06期

9 許曉軍,陸啟生;分數(shù)階傅里葉變換在球面諧振腔穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用[J];激光與光電子學進展;1999年03期

10 曹清，王小涓，羅治江，夏宇興;一種分析諧振腔的新方法[J];應(yīng)用激光;1994年01期

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 王微;銩鈥共摻釩酸镥晶體激光輸出特性研究[D];哈爾濱理工大學;2019年

2 林琪;表面等離激元諧振腔耦合型波導(dǎo)體系中的干涉效應(yīng)研究[D];湖南大學;2018年

3 辛琦;正弦波紋同軸布喇格諧振腔研究[D];西南交通大學;2011年

4 路建民;基于諧振腔理論的高速系統(tǒng)建模與分析[D];西安電子科技大學;2012年

5 王濤;硅基微環(huán)諧振腔中的光調(diào)控研究[D];上海交通大學;2013年

6 嚴英占;面向角速度傳感的高Q值微諧振腔及其耦合結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中北大學;2012年

7 李東;異面環(huán)形諧振腔的激光振蕩模式及輸出特性研究[D];西北工業(yè)大學;2016年

8 庫進鋒;基于飛秒激光微納加工的回音壁模式諧振腔的研究[D];吉林大學;2015年

9 張學智;中紅外硅基環(huán)形諧振腔中若干非線性效應(yīng)及其應(yīng)用研究[D];南開大學;2012年

10 李霞;微環(huán)諧振腔在硅基光子集成器件中應(yīng)用的研究[D];浙江大學;2016年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 黃小栩;諧振腔橫向模場調(diào)控直接產(chǎn)生渦旋激光理論和實驗研究[D];廈門大學;2018年

2 李久明;量子NOON態(tài)與受控相位門的實現(xiàn)[D];天津工業(yè)大學;2019年

3 張位;諧振腔測量濕蒸汽濕度系統(tǒng)設(shè)計與實驗研究[D];華北電力大學;2018年

4 鐘高鵬;雙頻諧振腔天線的設(shè)計研究[D];南京理工大學;2018年

5 于曉依;基于端面入射的高品質(zhì)因數(shù)硅基光學微盤傳感器設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2017年

6 曹樂瑋;基于三角形SIW諧振腔的雙模帶通濾波器的研究[D];南京郵電大學;2018年

7 岳永恒;基于微環(huán)諧振腔的光波導(dǎo)傳感器研究[D];浙江大學;2018年

8 杜夢聰;基于回音壁模式光流體激光器及生物傳感應(yīng)用[D];北京工業(yè)大學;2018年

9 劉寧宇;單微米顆粒中的回音壁模式及其傳感應(yīng)用研究[D];華中科技大學;2018年

10 孫斌;圓柱形諧振腔關(guān)鍵參數(shù)對輪胎微波硫化效果影響研究[D];青島科技大學;2017年

本文編號：2884499