發(fā)布時(shí)間：2022-02-12 16:43

　　采用7.5 cm的直腔,對(duì)LD泵浦的Nd:YVO₄/Cr⁴⁺:YAG被動(dòng)調(diào)Q激光器的脈沖性能進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。采用兩塊不同透過率的輸出鏡和兩塊不同小信號(hào)透過率的Cr⁴⁺:YAG晶體,分別研究了調(diào)Q脈沖的平均輸出功率、脈沖寬度、重復(fù)頻率、單脈沖能量以及峰值功率隨泵浦功率的變化關(guān)系。在泵浦功率達(dá)到13.3 W時(shí),采用6.5%的輸出鏡和小信號(hào)透過率為60%的Cr⁴⁺:YAG晶體得到了最短脈寬為15 ns且具有高穩(wěn)定性和可靠性的調(diào)Q脈沖輸出,其相應(yīng)的峰值功率可達(dá)到3.04 k W,適用于軍事國(guó)防領(lǐng)域。 

【文章來源】：山東科學(xué). 2016,29(06)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

二極管泵浦Nd:YVO4/Cr4+:YAG被動(dòng)調(diào)Q激光器實(shí)驗(yàn)裝置

徑大約為265μm。激光輸出功率采用LPE-1B型激光功率計(jì)測(cè)量，用一臺(tái)Tektronix公司生產(chǎn)的線寬為1GHz，采樣率為20Gsample/s的數(shù)字示波器和上升時(shí)間為0．4ns的快光電二極管探測(cè)器來測(cè)量脈寬和記錄脈沖波形。圖1二極管泵浦Nd:YVO4/Cr4+:YAG被動(dòng)調(diào)Q激光器實(shí)驗(yàn)裝置Fig．1SchematicdiagramofdiodepumpedpassivelyQ-switchedNd:YVO4/Cr4+:YAGlaser3實(shí)驗(yàn)結(jié)果和應(yīng)用分析首先，將兩塊小信號(hào)透過率分別為60%和80%的Cr4+:YAG晶體與透過率分別為6．5%和15%的輸出鏡進(jìn)行組合，得到了不同情況下激光器的平均輸出功率，如圖2所示。從圖2可以看出，采用透過率為6．5%和15%的平面鏡作為耦合輸出鏡，相應(yīng)的連續(xù)光平均輸出功率均隨泵浦功率的增加而線性增長(zhǎng)。在13．3W泵浦功率下，運(yùn)用T=6．5%的輸出鏡得到的最高輸出功率為5．13W。而輸出透過率為15%時(shí)，得到的光轉(zhuǎn)換效率有所降低。對(duì)于調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，4種組合下激光器的閾值泵浦功率均小于1．5W。從圖中可以看到，被動(dòng)調(diào)Q激光器的平均輸出功率同樣地隨著泵浦功率的增大而線性地增大。當(dāng)T0不變時(shí)，采用T=15%的輸出鏡獲得的平均輸出功率高于T=6．5%的輸出鏡，這個(gè)結(jié)果與連續(xù)光運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)恰好相反。由于在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中沒有對(duì)Cr4+:YAG晶體采取冷卻措施，且為了驗(yàn)證激光器的穩(wěn)定性，通常是調(diào)Q激光器運(yùn)行一段時(shí)間后測(cè)量，所以把這種情況的逆轉(zhuǎn)歸結(jié)于由Cr4+:YAG晶體的熱效應(yīng)引起的。而對(duì)于相同的T，T0=60%的Cr4+:YAG晶體得到的輸出功率遠(yuǎn)小于T0=80%的Cr4+:YAG晶體。分析圖中所示的結(jié)果，可以看到Cr4+:YAG晶體的小信號(hào)透過率的變化對(duì)輸出功率的影響較大。在實(shí)驗(yàn)測(cè)量范圍內(nèi)，沒有發(fā)現(xiàn)晶體飽和現(xiàn)象，表明激光器沒有受到晶體熱效應(yīng)影響。圖2連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下平均輸出功率隨泵

隨著泵浦功率的增大，脈沖的重復(fù)頻率也逐漸增大。這是因?yàn)榧す夤ぷ魑镔|(zhì)上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度會(huì)隨著泵浦功率的增加而增加，激光腔內(nèi)的凈增益系數(shù)也會(huì)隨之變大，使得增益達(dá)到調(diào)Q閾值的時(shí)間變短，可飽和吸收體漂白的時(shí)間間隔也會(huì)相應(yīng)地縮小，從而縮短了調(diào)Q周期，使得脈沖重復(fù)頻率增大。從圖中還可以看出，在同樣的泵浦功率變化范圍內(nèi)，T0=60%的可飽和吸收體產(chǎn)生的脈沖重復(fù)頻率變化范圍較小且相對(duì)比較穩(wěn)定。當(dāng)小信號(hào)透過率固定時(shí)，兩種不同的輸出鏡產(chǎn)生的重復(fù)頻率基本相等，T=15%的輸出鏡產(chǎn)生的重復(fù)頻率略小于T=6．5%的結(jié)果。圖3不同輸出鏡透過率及小信號(hào)透過率下調(diào)Q脈沖寬度隨泵浦功率的變化曲線Fig．3VariationofQ-switchedpulsewidthwithincidentpumppowerfordifferentTandT0圖4不同輸出鏡透過率及小信號(hào)透過率下調(diào)Q脈沖重復(fù)頻率隨泵浦功率的變化曲線Fig．4VariationofQ-switchedpulsefrequencywithpumppowerfordifferentTandT0根據(jù)圖2和圖4所示的脈沖平均輸出功率和重復(fù)頻率，可以估算得到調(diào)Q脈沖的單脈沖能量，估算結(jié)果如圖5a所示。從圖中可以看出，幾種組合下單脈沖能量均隨著泵浦功率的增大而增大。采用T=6．5%的輸出鏡，在泵浦功率小于12W時(shí)，T0=80%的可飽和吸收體產(chǎn)生的單脈沖能量高于T0=60%的可飽和吸收體;但泵浦功率超過12W之后，由于T0=80%的可飽和吸收體產(chǎn)生的重復(fù)頻率增長(zhǎng)較快，使得單脈沖能量低于T0=60%。更換T=15%的輸出鏡，可以發(fā)現(xiàn)，獲得的單脈沖能量均大于T=6．5%時(shí)的能量值。由計(jì)算得到的單脈沖能量和圖3所示的脈沖寬度，可以估算出調(diào)Q脈沖的峰值功率，如圖5b所示。從圖中可以看到，由于T0=60%的可飽和吸收體產(chǎn)生的脈沖寬度遠(yuǎn)小于T0=80%的可飽和吸收體，所以T0=60%的可飽和吸收體產(chǎn)生的脈沖?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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