新型固體材料的調Q激光技術研究.pdf

1、新型激光基質材料是激光領域比較熱門的研究區(qū)域,并且新型固體激光材料通常具有良好的光學性質和抗熱沖擊性。利用調Q技術輸出的高峰值功率大能量的激光脈沖研究其在不同波段激光輸出特性,可拓展他們在固體激光領域中的應用。鉭酸鋰和氟化镥鋰都是最近幾年研究比較多的新型固體激光材料,稀土元素摻雜的鉭酸鋰可以同時在一塊晶體內實現(xiàn)激光振蕩、電光效應和非線性光學頻率轉換等,在激光領域、非線性光學以及集成光學中有著重要的應用前景。氟化镥鋰則具有a軸與c軸大小相

2、當?shù)臒釋?能減小在激光運行過程中的熱效應,氟化镥鋰具有較低的聲子能量能使摻雜的稀土離子具有較強的熒光強度和更寬的激光應用范圍,以上這些特性使氟化镥鋰在固體激光領域一直都有著重要的應用。
　　第一章,首先介紹了鉭酸鋰和氟化镥鋰這兩種常用新型固體激光材料的晶體結構、物理性質、熱學性質和光學特性,然后介紹了這兩種激光材料近幾年在激光領域中的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景,最后介紹了本文中所采用的調Q的原理和技術。在本章中重點介紹了氟化镥鋰晶體從2

3、μm到300 nm紫外激光的應用以及稀土摻雜的鉭酸鋰晶體。
　　第二章,研究了高濃度摻雜的釹鎂共摻鉭酸鋰晶體的光學和物理特性,介紹了該晶體的制備和極化的過程。實現(xiàn)了在釹鎂共摻鉭酸鋰晶體的激光輸出,討論了不同偏振泵浦光對激光輸出的影響,然后采用腔內聲光調Q技術成功實現(xiàn)釹鎂共摻鉭酸鋰峰值功率為千瓦級別的激光脈沖輸出,比之前從摻釹鉭酸鋰輸出的激光功率高出三個數(shù)量級。重點研究該晶體在脈沖運轉時激光的特性,以及討論了在高峰值功率脈沖運轉下釹

4、鎂共摻鉭酸鋰其能“自我修復”由光折變效應所帶來的不良影響。
　　第三章,詳細介紹了實現(xiàn)摻釹氟化镥鋰1.3μm雙波長激光輸出的前期理論分析和被動調Q的數(shù)值模擬過程,其中用ZEMAX光學設計軟件優(yōu)化泵浦光的耦合,采用激光諧振腔傍軸近似理論來設計雙波長穩(wěn)定諧振腔,最后采用龍格庫塔法解出被動調Q過程中各能級耦合的速率方程,分別研究了泵浦功率,可飽和吸收體中釩離子(V3+)的摻雜濃度對脈沖激光能量的影響,對第四章的激光實驗有著重要的指導。<

5、br>　　第四章,通過上一章所設計的激光諧振腔腔型,首次在摻釹氟化镥鋰晶體中實現(xiàn)了6.08 W光譜為1314 nm和1321 nm的雙波長激光輸出,對于1.3μm的激光而言,該波段雙波長激光的報道也尚屬首次。對其雙波長的光譜、功率、產生機理和光束質量也進行了分析。在使用高濃度摻雜的可飽和吸收體(V3+YAG)對摻釹氟化镥鋰晶體的被動調Q激光實驗中,研究了不同輸出耦合率對脈沖激光造成的影響,以及由于雙波長輸出對可飽和吸收的影響,最后實現(xiàn)了