本文關(guān)鍵詞：無(wú)序型石榴石晶體Yb:CNGG的連續(xù)波與被動(dòng)調(diào)Q脈沖激光特性研究

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【摘要】：固體激光器在各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用。增益介質(zhì)是激光器核心要素之一,激光晶體作為固體激光器的增益介質(zhì),一直是研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。目前應(yīng)用最廣、技術(shù)最成熟的激光晶體為石榴石系列的YAG晶體。近年來(lái),摻鐿無(wú)序型石榴石晶體Yb:CNGG越來(lái)越引起人們的關(guān)注。該晶體具有較高的熱導(dǎo)率,相當(dāng)于玻璃的三倍,YAG晶體的三分之一。此外,Yb:CNGG晶體具有無(wú)序結(jié)構(gòu),存在很強(qiáng)的非均勻加寬和能級(jí)分裂,因而具有很寬的吸收譜和發(fā)射譜。系統(tǒng)地研究這類晶體的激光性質(zhì)對(duì)發(fā)展新型全固態(tài)激光器具有重要意義,本論文利用簡(jiǎn)單的平凹諧振腔,以高亮度光纖耦合半導(dǎo)體激光器作為泵浦源,對(duì)不同諧振腔長(zhǎng)度、不同輸出鏡透過(guò)率、不同波長(zhǎng)泵浦的Yb:CNGG晶體連續(xù)波和GaAs調(diào)Q脈沖激光特性做了較為全面、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。在935 nm泵浦下,實(shí)現(xiàn)了Yb:CNGG晶體的連續(xù)波激光運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)選取超過(guò)輸出鏡曲率半徑3 mm的腔長(zhǎng)時(shí),激光效率最高,表明該晶體熱效應(yīng)比較嚴(yán)重。對(duì)比不同透過(guò)率條件下的激光運(yùn)轉(zhuǎn),得到T=5%為最佳透過(guò)率。比較935 nm和975 nm兩種波長(zhǎng)泵浦,975 nm泵浦獲得的激光效率明顯優(yōu)于935 nm泵浦。此現(xiàn)象與Yb:CNGG晶體對(duì)975 nm的吸收截面更大有關(guān);975 nm泵浦時(shí),泵浦光與振蕩光的光子能量更接近,熱損耗更少,因此效率更高。以GaAs晶體作為可飽和吸收體,全面、系統(tǒng)地研究Yb:CNGG晶體的被動(dòng)調(diào)Q脈沖激光特性。對(duì)比不同透過(guò)率下Yb:CNGG的連續(xù)波和GaAs被動(dòng)調(diào)Q激光輸出特性,連續(xù)波振蕩時(shí),低透過(guò)率激光效率更高;調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)高透過(guò)率效率更高。比較不同腔長(zhǎng)的激光運(yùn)轉(zhuǎn),在連續(xù)波運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),l=103 mm的腔型比l=53 mm的腔型獲得的激光效率更佳;在調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),l=53 mm的腔型所產(chǎn)生的脈沖序列更穩(wěn)定、脈沖能量也更大。同時(shí),從實(shí)驗(yàn)和理論兩方面,系統(tǒng)地分析Yb:CNGG/GaAs激光器的調(diào)Q過(guò)程。在975 nm波長(zhǎng)泵浦下,利用平凹腔實(shí)現(xiàn)了GaAs被動(dòng)調(diào)Q激光運(yùn)轉(zhuǎn),獲得了穩(wěn)定的激光脈沖序列。得到的最高脈沖重復(fù)頻率可達(dá)166.7 kHz,對(duì)應(yīng)的平均輸出功率為1.76 W,此時(shí)的光-光轉(zhuǎn)換效率和斜率效率分別為11.7%和20.0%,獲得的最短脈沖寬度為99.5 ns。利用Matlab仿真軟件解速率方程,得到的理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)相符,從理論上對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出了合理的解釋。
【關(guān)鍵詞】：Yb:CNGG晶體 GaAs調(diào)Q 被動(dòng)調(diào)Q 速率方程 激光振蕩
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O734
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-5
• 第一章 引言5-11
• 1.1 固體激光器的發(fā)展歷史簡(jiǎn)述5-6
• 1.2 Yb離子激光晶體發(fā)展歷史簡(jiǎn)述6-7
• 1.3 無(wú)序晶體的研究進(jìn)展與現(xiàn)狀7-8
• 1.4 本論文的主要內(nèi)容8-11
• 第二章 Yb:CNGG晶體的生長(zhǎng)、熱力學(xué)和光譜學(xué)性質(zhì)11-15
• 2.1 Yb:CNGG晶體生長(zhǎng)方法簡(jiǎn)介11
• 2.2 Yb:CNGG晶體的熱力學(xué)和光譜學(xué)性質(zhì)11-15
• 第三章 Yb:CNGG晶體的連續(xù)波特性15-25
• 3.1 諧振腔對(duì)連續(xù)波激光特性的影響15-17
• 3.2 Yb:CNGG晶體連續(xù)波運(yùn)轉(zhuǎn)最佳腔長(zhǎng)選擇17-20
• 3.3 Yb:CNGG晶體連續(xù)波運(yùn)轉(zhuǎn)最佳輸出透過(guò)率選擇20-22
• 3.4 不同泵浦波長(zhǎng)對(duì)連續(xù)波激光特性的影響22-25
• 第四章 Yb:CNGG晶體的被動(dòng)調(diào)Q脈沖激光特性25-45
• 4.1 被動(dòng)調(diào)Q原理簡(jiǎn)介25-26
• 4.2 GaAs被動(dòng)調(diào)Q的激光理論26-28
• 4.3 腔長(zhǎng)對(duì)GaAs被動(dòng)調(diào)Q激光特性的影響28-35
• 4.4 Yb:CNGG晶體的GaAs被動(dòng)調(diào)Q激光特性和理論計(jì)算35-45
• 4.4.1 Yb:CNGG晶體的GaAs被動(dòng)調(diào)Q激光特性實(shí)驗(yàn)研究35-39
• 4.4.2 Yb:CNGG晶體的GaAs被動(dòng)調(diào)Q激光特性的理論研究39-45
• 第五章 總結(jié)45-47
• 參考文獻(xiàn)47-53
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和專利53-55
• 致謝55-56

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本文編號(hào)：611298