LD端面泵浦全固态连续单频3μm激光器的理论研究

论文摘要

由于具有窄线宽、低噪声、波长对应大气传输窗口、能够被水分子和羟基磷灰石等生物组织成分强吸收等优良特性,波长为3μm的全固态连续单频激光光源在自由空间量子信息、非线性光学、生物光子学、激光医疗、痕量气体检测等方面均有着重要的应用。特别是在8-12μm的可调谐远红外激光产生方面,对高功率窄线宽的全固态连续单频3μm激光光源更是有着急迫的需求。因此,我们基于全固态激光技术,详细阐述了利用LD端面泵浦Er:YAG激光晶体,研制全固态连续单频3μm激光器的理论研究。主要研究内容如下:1.基于文献调研详细介绍了Er:YAG晶体的性质,包括其物理特性、Er:YAG激光器的能量过程以及光谱特性。然后通过数据拟合,分析了晶体温度对受激辐射截面和能级寿命等性质参数的影响。之后理论分析了Er:YAG晶体热效应的产生机理、Er:YAG晶体的热透镜效应以及热效应作用下的热致衍射损耗的变化,最后基于降低晶体的热效应,设计了四镜环形谐振腔的各项参数。2.建立了基于Er:YAG的3μm激光系统的速率方程理论模型,并对系统的速率方程组进行了求解。根据得到的输入功率和输出功率的隐函数关系式,进一步分析讨论了不同激光器参数对连续单频3μm激光输出特性的影响。激光器参数包括:晶体掺杂浓度、晶体温度、晶体长度以及谐振腔参数（输出镜透射率、泵浦光与振荡激光模式匹配比率、单向器插入损耗）。根据理论模拟结果,确定了最优的晶体掺杂浓度,晶体长度,输出镜透射率和泵浦光与振荡激光模式匹配比率。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 3μm固体激光器的应用及研究现状
•     1.2.1 3μm固体激光器的应用
•     1.2.2 3μm固体激光器的研究现状
•   1.3 连续单频固体激光器的特点和实现方法
•     1.3.1 连续单频固体激光器的特点及应用
•     1.3.2 全固态连续单频激光器的实现方法
•   1.4 本论文的主要工作
• 第二章 Er:YAG激光介质的热效应分析
•   2.1 引言
•   2.2 Er:YAG晶体的性质
•     2.2.1 Er:YAG晶体的物理特性
•     2.2.2 Er:YAG激光器的能量过程
•     2.2.3 Er:YAG晶体的光谱特性
•   2.3 晶体温度对不同性质参数的影响
•   2.4 激光晶体热效应分析
•     2.4.1 晶体热效应的产生机理
•     2.4.2 Er:YAG晶体的热透镜效应
•     2.4.3 热致衍射损耗
•     2.4.4 基于降低热效应影响的谐振腔设计
•   2.5 本章小结
• 第三章 LD泵浦的连续3μm Er:YAG激光器的输出特性研究
•   3.1 引言
•   3.2 速率方程模型
•   3.3 不同参数对连续单频3μm激光输出特性的影响
•     3.3.1 晶体温度对3μm连续单频激光输出特性的影响
• 3+离子掺杂浓度和晶体长度对3μm连续单频激光输出特性的影响'>    3.3.2 Er³⁺离子掺杂浓度和晶体长度对3μm连续单频激光输出特性的影响
•     3.3.3 谐振腔参数对3μm连续单频激光输出特性的影响
•   3.4 本章小结
• 第四章 总结及展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 个人情况及联系方式

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 魏叶

导师: 刘青梅,张宽收

关键词: 全固态连续单频激光器,激光器,晶体,掺杂浓度

来源: 山西大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 山西大学

分类号: TN248

DOI: 10.27284/d.cnki.gsxiu.2019.001297

总页数: 50

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