收藏本站
《山东大学》 2015年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

掺钕钒酸盐及石榴石晶体短脉冲激光特性研究

韩硕  
【摘要】:全固态短脉冲激光器有重要的应用价值。选择合适的增益介质和调制元件是实现短脉冲激光输出的关键。掺钕钒酸盐晶体和掺钕石榴石晶体是两类重要的激光增益介质。掺钕钒酸盐晶体具有大的吸收和发射截面,较短的上能级寿命,有利于实现高效率的连续波激光运转。可以使用主动调Q实现短脉冲激光输出。如使用被动调Q技术,也可以通过选择掺钕钒酸盐混晶或选择合适组分切向掺钕钒酸盐晶体构建微片激光器实现短脉冲激光输出。掺钕激光晶体4F3/2→4I13/2,4F3/2→4I9/2能级跃迁对应的受激发射截面远小于4F3/2→4I11/2能级跃迁的受激发射截面,是实现被动调Q短脉冲激光运转的极佳备选波长。受限于传统可饱和吸收体Cr4+:YAG, V3+:YAG的窄可饱和吸收带,我们尝试使用新型二维层状宽带可饱和吸收晶体(石墨烯,过渡金属二硫化物)进行短脉冲激光实验。主要内容包括如下:使用Cr4+:YAG做被动调Q元件,辅以Nd:YVO4, Nd:GdVO4单晶和Nd:GdxY1-xVO4 (x=0,0.18,0.42,0.51,0.64, and 1.),Nd:Lu0.61Gd0.39VO4混晶做增益介质,分别实现了693 ps、420 ps、588 ps、646 ps的亚纳秒激光输出,分别对应峰值功率30 kW、28 kW、48 kW、13.5 kW。报道了Nd:LaxY1-xVO4 (x=0.11)和Nd:LaxLu1-xVO4 (x=0.05)晶体的4F3/2→4I13/2跃迁特性。借助声光调Q技术分别实现了13ns、2.69 kW和35μJ, 44ns、273 W、12 pJ的主动调Q短脉冲激光输出。使用c-切Nd:LaxLu1-xVO4 (x =0.05)晶体样品实现了41ns、199 W、8.2μJ被动调Q激光输出。报道了基于石墨烯被动调Q的掺钕晶体0.9 μm纳秒激光产生。对于Nd:La0.11Y0.89VO4晶体,当吸收泵浦功率为7.62 W时,最大平均输出功率,最高重复频率,和最小脉冲宽度分别为0.62 W、240 kHz和84 ns。对于Nd:YAG晶体,当吸收泵浦功率增加到9.5 W,可获得最高平均输出功率0.9 W,对应光光转换效率9.5%。脉冲重复频率和脉冲宽度分别为225 kHz、62 ns。计算的脉冲能量和峰值功率分别为4μJ和24.7 W。提出“化学风化”方法用于从体块材料上剥离原子层厚度的二维材料。我们的实验结果表明借助化学风化剥离机制可以顺利高效地剥离原子层厚度的MoS2和WS2。这些材料非常难以用其它常规方法制备。这些由于S空位导致的中间态的MoS2和WS2,在全固态激光器中显示了非常优异的可饱和吸收和锁模特性。应用到全固态激光器中获得了最窄60 ns的被动调Q脉冲,8.6 ps的锁模激光脉冲。报道了LD泵浦人眼安全单,双波长Nd:LuGdAG激光器。使用平凹谐振腔,在吸收泵浦功率8.52 W条件下可获得最大单双波长连续波(CW)输出功率1.05W、1.00 W,分别对应光光转换效率12.3%、11.7%,斜率效率14.5%、13.6%。使用石墨烯可饱和吸收体,首次获得1444 nm被动调Q激光运转。最大平均输出功率,最短脉冲宽度,最高脉冲重复频率分别为0.29 W、324 ns、64kHz。在被动调Q Nd:Lu0.14Gd0.86VO4微片激光器中实现了光学双稳态运转。双稳区覆盖5.9 W到7.3 W区间,在转换点跃升的输出功率为0.24W。通过含有可饱和吸收体的Fabry-Perot腔四能级激光模型,我们计算得到的结果与实验数据吻合。报道了一种在亚纳秒全固态微片激光器中产生Ince-Gaussian模式的方法。通过水平挪动圆形光阑,可以调整其在增益介质上的大小,并成功的获得了不同的Ince-Gaussian激光模式。输出激光具有稳定的脉冲宽度500~600 ps,同时脉冲重复频率在7到16kHz间改变。据我们所知这是首次在亚纳秒激光领域获得Ince-Gaussian模式,将来有望制成大能量高峰值功率器件。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN248

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 史彭,李隆,甘安生,凌亚文,刘小芳,白晋涛;端面抽运矩形截面Nd∶GdVO_4晶体热效应研究[J];中国激光;2005年07期
2 廖明墩;王正平;于浩海;张怀金;陈丽娟;庄士栋;郭磊;赵永光;王继扬;许心光;;Nd:GdVO_4/Cr:YAG微片式脉冲激光器[J];中国激光;2010年12期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李隆;史彭;刘小芳;甘安生;陈浩伟;贾森;;YVO_4-Nd:YVO_4复合晶体热效应研究[J];光学精密工程;2006年05期
2 屈鹏飞;王石语;过振;蔡德芳;李兵斌;;高功率固体激光器中抽运光和热效应的相互作用分析[J];光学学报;2014年11期
3 周芳;张志广;李健;王雨生;;LD脉冲泵浦对Nd:YVO_4激光器输出特性的影响[J];河南科学;2009年06期
4 凌亚文;;双端偏心抽运矩形截面Nd:GdVO_4晶体的热效应分析[J];红外与激光工程;2006年S3期
5 范婷;高峰;李金平;;激光二极管端泵平板Nd:GdVO_4晶体热效应[J];红外与激光工程;2011年03期
6 史彭;李隆;甘安生;陈文;;激光二极管端面抽运圆形截面Nd∶GdVO_4晶体的热形变[J];中国激光;2006年10期
7 史彭;李隆;甘安生;;激光二极管侧抽运长方形Nd:YVO_4激光晶体热分析[J];中国激光;2007年02期
8 张帅一;黄春霞;于果蕾;刘辉兰;孙尧;李健;;激光二极管端面抽运激光晶体的热效应[J];中国激光;2008年03期
9 李金平;史彭;范婷;高峰;;激光二极管侧面抽运平板Nd:LuVO_4晶体热效应[J];中国激光;2009年08期
10 张引科;樊素;杨浩;;端面抽运圆截面激光晶体热变形量的简便求解方法[J];中国激光;2009年08期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 戴特力;范嗣强;王莉;廖海泉;邱港;;激光二极管横向漫反射抽运掺钕钒酸钆45W线偏振输出激光器[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年
2 凌亚文;;双端偏心抽运矩形截面Nd:GdVO_4晶体的热效应分析[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(C 激光技术与应用专题)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 李旭东;879nm激光二极管端泵的高重频高亮度Nd:GdVO_4激光器研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 李渊骥;激光二极管泵浦的1.5μm固体激光器的理论和实验研究[D];山西大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 许自一;高重复频率电光调Q激光器的研究[D];华中科技大学;2011年
2 周芳;Nd:YVO_4/Cr~(4+):YAG被动调Q锁模激光器及Nd:YVO_4晶体热效应研究[D];山东师范大学;2006年
3 余胜利;端面抽运Tm,Ho:YLF连续激光器参数优化及热效应研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
4 张帅一;LD端面泵浦激光晶体热效应及被动锁模特性研究[D];山东师范大学;2008年
5 王明健;激光晶体热效应分析及飞秒Z-scan测量方法的应用[D];山东师范大学;2009年
6 王宏;低功率抽运下BBO晶体倍频过程中热效应的研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
7 马欲飞;LD端泵Nd:GdVO_4热透镜效应补偿技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 杨浩;散热对激光晶体热效应的影响及光程差简便计算方法[D];西安建筑科技大学;2010年
9 刘志腾;高效率880nm直接泵浦腔内倍频Nd:GdVO_4-LBO 670nm红光激光器[D];长春理工大学;2012年
10 胡文;激光晶体热效应的影响消除及LD端面泵浦Nd:YVO_4/GaAs被动调Q激光器研究[D];山东师范大学;2015年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚宝权,王骐,王月珠,于占东,夏元钦,Bourdet G L;(Tm,Ho)∶YLF微片激光器的实验研究[J];光学学报;2002年10期
2 欧群飞,陈建国,冯国英,张申金,朱海波,李明中,唐军,罗亦鸣,邓青华,王建军;环形激光二极管抽运棒状激光器中瞬态温度和热应力分析[J];光学学报;2004年06期
3 鞠有伦;王振国;王磊;王月珠;;2μm单纵模激光频率短期不稳定度的测量[J];光学学报;2008年11期
4 马立苹,胡鸿璋,李增智,孟宪林;LD抽运Nd:YVO_4的平-平腔微片激光器[J];中国激光;2000年06期
5 陈振强,张戈,沈鸿元,黄呈辉;Nd∶YAP/LBO腔内倍频高功率红光激光器[J];中国激光;2003年10期
6 徐方华,马丽丽,王正平,张怀金,刘训民,许心光,王继扬,邵宗书,蒋民华;激光二极管抽运Nd∶GdVO_4微片激光器[J];中国激光;2005年09期
7 胡淼;陈军;葛剑虹;陈哲敏;汪莎;;增益开关型微片激光器的时间特性[J];中国激光;2007年04期
8 史彭;李金平;陈文;李隆;甘安生;;背冷式方形Nd:GdYO_4微片激光器的热效应[J];中国激光;2009年07期
9 李强;蔡艳芳;姜梦华;雷訇;冯驰;晏乐仑;;激光二极管侧面抽运的Nd:YAG薄片激光器[J];中国激光;2009年07期
10 徐方华;王正平;张怀金;刘训民;许心光;王继扬;邵宗书;蒋民华;;LD抽运Nd:LuVO_4微片激光器性能研究[J];物理学报;2007年07期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王立强;赵智慧;安巍;关雪梅;;短脉冲激光在散射性介质中传输的时域有限元分析[J];燕山大学学报;2012年02期
2 郑翠微,吉禾;在短脉冲激光作用下对物质进行烧蚀模拟[J];激光与光电子学进展;2001年03期
3 方鸣岗;;短脉冲激光及应用[J];激光与红外;2006年12期
4 高德恩,杨英勃,刘恩泉,侯学元,孙渝明;266nm短脉冲激光对主动脉及其粥块的作用[J];激光杂志;1990年06期
5 陈菊芳;张永康;孔德军;叶霞;;短脉冲激光清洗细微颗粒的研究进展[J];激光技术;2007年03期
6 孙岚,徐至展,张燕珍;短脉冲激光等离子体相互作用的离子发射谱研究[J];量子电子学;1992年01期
7 金仁喜,华顺芳,刘登瀛,张正芳;短脉冲激光作用下丙酮液池的温度场计算[J];应用激光;2001年01期
8 郝向南;聂劲松;李化;卞进田;;短脉冲激光对硅基探测器的热作用模型选择[J];强激光与粒子束;2012年02期
9 宋峰;邹万芳;田彬;刘淑静;牛孔贞;李训谱;田建国;;一维热应力模型在调Q短脉冲激光除漆中的应用[J];中国激光;2007年11期
10 佟艳群;姚红兵;张永康;陈明阳;袁蓓;孟春梅;;强短脉冲激光冲击薄板高速变形的实验研究[J];中国激光;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 翟洋;朱日宏;;利用脉冲激光预诱导激发产生增强等离子体及其性质的研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
2 肖健;王中阳;徐至展;;周期量级极短脉冲激光在原子系统中的非线性传输特性[A];Strong Field Laser Physics--Proceedings of CCAST(World Laboratory) Workshop[C];2002年
3 徐松林;席道瑛;唐志平;蔡建;张兴华;;短脉冲激光与岩石相互作用机理初探[A];第九届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2005年
4 江海河;袁自钧;;高重复频率短脉冲激光技术及激光加工应用研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
5 顾静良;袁学文;万敏;冷杰;;中红外微弱短脉冲激光信号的检测[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年
6 李业军;席晓峰;路建新;王雷剑;张海峰;张骥;汤秀章;;紫外超短脉冲激光固体等离子体相互作用研究[A];中国原子能科学研究院年报 2009[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 韩硕;掺钕钒酸盐及石榴石晶体短脉冲激光特性研究[D];山东大学;2015年
2 杨雨川;高能短脉冲激光相干合成技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 邵俊峰;短脉冲激光对硅及硅基光电器件的损伤效应与机理[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李东海;短脉冲激光对材料的作用及破坏机理研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 孙国荣;短脉冲激光对半导体Si辐照效应的计算研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026