2μm激光處于人眼安全波段,并且位于大氣窗口,因此在光電對抗、醫(yī)學(xué)、激光雷達等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。采用單摻Tm³⁺激光器作為單摻Ho³⁺晶體泵浦源,是目前獲得高功率、高光束質(zhì)量2μm激光的重要手段。Ho:YLF晶體屬各項異性晶體,諧振腔內(nèi)無需插入其他選偏元件,即可獲得2μm波段線偏振光,熱透鏡效應(yīng)較弱,上能級壽命長,是理想的獲得中遠紅外輸出的光學(xué)參量振蕩器的泵浦源。首先通過分析Ho:YLF晶體的吸收光譜,選取了發(fā)射波長1890nm的Tm:YLF激光器作為泵浦源。從速率方程出發(fā),基于Ho:YLF和Tm:YLF激光器的物理模型,模擬仿真分析了晶體長度,激活離子摻雜濃度,泵浦光腰半徑,輸出鏡透過率,上轉(zhuǎn)換損耗系數(shù)、泵浦光聚焦深度等參數(shù)對激光器的閾值功率,輸出功率,斜率效率等參數(shù)之間的關(guān)系。通過分析激光器運行時,晶體內(nèi)部的溫度分布,從而得到晶體內(nèi)部Ho³⁺離子不同stark能級上粒子數(shù)布局分布,進而分析溫度對激光器的輸出性能的影響。1890nm激光器使用兩個最大功率為150W的光纖耦合輸出半導(dǎo)體激光器,雙向泵浦Tm:YLF晶體。... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

單個二極管激光器雙端泵浦Tm:YLF激光器

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文4泵浦光功率為24W時，最高輸出功率為7.4W，經(jīng)過擬合得到的斜率效率為39.6%，對應(yīng)的光光轉(zhuǎn)換效率為30.7%[20]。2011年XiaojinCheng，JianqiuXu等人報道了使用Tm:YAP（12×8×1.5mm3）和Tm:YLF（12×6×1mm3）板條狀晶體作為工作物質(zhì)時激光器的輸出性能。實驗選用兩個二極管激光器陣列作為泵浦源，雙向泵浦晶體，如圖1-2所示。晶體均為沿光軸a方向切割，Tm:YAP晶體內(nèi)摻雜激活離子（Tm3+）的濃度為4.0at.%，Tm:YLF晶體內(nèi)摻雜激活離子（Tm3+）的濃度為3.5at.%。泵浦光由一個平凹球面透鏡和焦距為90mm的聚焦鏡，聚焦進晶體。當注入晶體的泵浦光總功率為220W時，Tm:YAP晶體在最大發(fā)射功率為72W（1993nm），經(jīng)過擬合得到的斜率效率為37.9%；Tm:YLF晶體最大的發(fā)射功率為50.2W（1909nm），經(jīng)過擬合得到的斜率效率為26.6%[21]。2012年，南非的H.J.Strauss等人報道了一種使用體光柵作為全反腔鏡，將波長將波長穩(wěn)定在1890nm附近，實驗結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。實驗選用LD激光器堆棧作為泵浦源，最大輸出功率為300W，中心發(fā)射波長為792nm。工作物質(zhì)選用Tm:YLF晶體（1.5×11×15.5mm），晶體內(nèi)摻雜激活粒子（Tm3+）濃度為2.5at.%。得到了功率為50W的1890nm激光，經(jīng)過擬合得到的斜率效率為37%[22]。2015年，朱國利報道了一種穩(wěn)定的窄線寬，高功率輸出Tm:YLF激光器。晶體摻雜濃度為3.5at.%，諧振腔內(nèi)使用三塊棒狀Tm:YLF晶體，插入兩個F-P圖1-3LD陣列雙程泵浦1890nmTm:YLF激光器圖1-2二極管激光器端面泵浦板條狀摻Tm3+晶體激光器

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文4泵浦光功率為24W時，最高輸出功率為7.4W，經(jīng)過擬合得到的斜率效率為39.6%，對應(yīng)的光光轉(zhuǎn)換效率為30.7%[20]。2011年XiaojinCheng，JianqiuXu等人報道了使用Tm:YAP（12×8×1.5mm3）和Tm:YLF（12×6×1mm3）板條狀晶體作為工作物質(zhì)時激光器的輸出性能。實驗選用兩個二極管激光器陣列作為泵浦源，雙向泵浦晶體，如圖1-2所示。晶體均為沿光軸a方向切割，Tm:YAP晶體內(nèi)摻雜激活離子（Tm3+）的濃度為4.0at.%，Tm:YLF晶體內(nèi)摻雜激活離子（Tm3+）的濃度為3.5at.%。泵浦光由一個平凹球面透鏡和焦距為90mm的聚焦鏡，聚焦進晶體。當注入晶體的泵浦光總功率為220W時，Tm:YAP晶體在最大發(fā)射功率為72W（1993nm），經(jīng)過擬合得到的斜率效率為37.9%；Tm:YLF晶體最大的發(fā)射功率為50.2W（1909nm），經(jīng)過擬合得到的斜率效率為26.6%[21]。2012年，南非的H.J.Strauss等人報道了一種使用體光柵作為全反腔鏡，將波長將波長穩(wěn)定在1890nm附近，實驗結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。實驗選用LD激光器堆棧作為泵浦源，最大輸出功率為300W，中心發(fā)射波長為792nm。工作物質(zhì)選用Tm:YLF晶體（1.5×11×15.5mm），晶體內(nèi)摻雜激活粒子（Tm3+）濃度為2.5at.%。得到了功率為50W的1890nm激光，經(jīng)過擬合得到的斜率效率為37%[22]。2015年，朱國利報道了一種穩(wěn)定的窄線寬，高功率輸出Tm:YLF激光器。晶體摻雜濃度為3.5at.%，諧振腔內(nèi)使用三塊棒狀Tm:YLF晶體，插入兩個F-P圖1-3LD陣列雙程泵浦1890nmTm:YLF激光器圖1-2二極管激光器端面泵浦板條狀摻Tm3+晶體激光器

【參考文獻】：
期刊論文
[1]激光測距的方法及原理研究[J]. 王先俊.  冶金管理. 2020(03)
[2]信息化戰(zhàn)爭中光電對抗的地位和作用[J]. 朱正龍.  電腦知識與技術(shù). 2019(06)
[3]2μm摻鈥固體激光器研究進展[J]. 吳春婷,姜妍,戴通宇,張晚秋.  發(fā)光學(xué)報. 2018(11)
[4]全固態(tài)窄線寬的1.9μm Tm:YLF激光器研究[J]. 李顏新,郭露露,張壽俊,白芳,金光勇.  長春理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(05)
[5]1.89μm Tm:YLF激光器輸出特性分析[J]. 丁宇,閆秀生.  光電技術(shù)應(yīng)用. 2018(05)
[6]室溫Tm:YLF板條激光器實驗研究[J]. 安朝衛(wèi),關(guān)松.  光電技術(shù)應(yīng)用. 2017(04)
[7]單LD雙端泵浦Tm:YLF激光器研究[J]. 董航,劉景良,李玥,白芳,金光勇,陳薪羽.  長春理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(03)
[8]基于光纖激光器泵浦的高功率準連續(xù)Ho∶YLF激光器[J]. 孫峰,鄭建奎.  光學(xué)與光電技術(shù). 2016(05)
[9]Performance of a monolithic Tm:YLF micro laser[J]. 姚寶權(quán),李賀,白爽,崔錚,李曉磊,段小明,申英杰,戴通宇.  Chinese Optics Letters. 2016(06)
[10]2.1 μm Ho:LuAG ceramic laser intracavity pumped by a diode-pumped Tm:YAG laser[J]. 楊曉芳,黃海濤,沈德元,朱鶴元,唐定遠.  Chinese Optics Letters. 2014(12)

博士論文
[1]高功率Ho：YAG振蕩器及泵浦的中長波紅外固體激光器研究[D]. 錢傳鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]高重頻Ho:YAG激光器及其泵浦源Tm:YLF激光器的研究[D]. 朱國利.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]1.94μmTm：YAP激光器及其帶內(nèi)泵浦Ho：YLF的實驗研究[D]. 殷偉文.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[2]激光二極管泵浦Tm：YLF激光器的實驗研究[D]. 段小明.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號：3391406