Tm3+-GdVO4固體激光器的理論與實驗研究.pdf

1、摻銩離子(Tm3+)激光器的輸出波長在2μm附近，處于人眼的安全波段和大氣窗口，在激光測距、光電對抗、激光雷達、醫(yī)學(xué)診斷和治療等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛。摻銩釩酸釓(Tm3+:GdVO4)具有熱導(dǎo)率高、受激吸收截面大、泵浦吸收帶寬和吸收峰值波長更接近AlGaAs LD的輸出波長等優(yōu)點，是性能優(yōu)良的2μm波段激光晶體。本文主要進行LD端面泵浦摻銩釩酸釓激光器的理論設(shè)計和實驗研究。主要內(nèi)容如下：
　　 (1)測量了Tm3+:GdVO4晶體的

2、室溫偏振和非偏振吸收光譜，計算了晶體的吸收系數(shù)和吸收截面，并根據(jù)互易定理計算了發(fā)射截面。根據(jù)吸收光譜數(shù)據(jù)，利用Judd-Ofelt理論計算了Tm3+離子在GdVO4晶體中的J-O強度參數(shù)、振子強度、熒光壽命以及積分發(fā)射截面等光譜參數(shù)。
　　 (2)利用準三能級速率方程和腔內(nèi)光傳輸方程，在考慮泵浦對基態(tài)能級粒子數(shù)的耗盡效應(yīng)的情況下，推導(dǎo)出了端面泵浦摻Tm3+連續(xù)激光器的泵浦吸收效率、斜效率、激光振蕩閾值、輸出激光光強和功率等顯式解

3、析表達式。利用獲得的顯式解討論了輸出鏡反射率和Tm3+:GdVO4晶體長度等因素對激光器振蕩閾值、輸出功率等激光器性能的影響。同時分析和討論了泵浦吸收飽和效應(yīng)對激光器性能的影響，分析表明泵浦吸收飽和效應(yīng)會導(dǎo)致泵浦吸收效率下降，從而增加閾值，降低輸出功率。
　　 (3)分析了泵浦吸收飽和效應(yīng)對Tm3+:GdVO4激光晶體的熱透鏡效應(yīng)的影響。利用ABCD光學(xué)傳輸矩陣理論，對Tm3+: GdVO4激光器的諧振腔進行了設(shè)計，并分析和討論