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室温连续Cr~(4+):YAG激光器性能优化分析的研究

王楠  
【摘要】:为了提高Cr4+:YAG激光器的性能,从而获得高输出功率的连续激光光源,本论文对影响室温连续Cr4+:YAG激光器性能的多种因素进行了优化分析研究。 应用基于速率方程的激光理论模型结合数值计算的方法对泵浦饱和吸收、激光阈值和效率数据进行研究,并最终确定增益介质基态吸收截面、激发辐射截面以及激发态吸收截面的计算值分别为1.3×10-22m2、0.948×10-23m2和0.089×10-23m2。 在理论模型的优化部分应用激光截面值,假设在所有掺杂浓度时晶体FOM值为—常量(FOM=110),在输入泵浦功率、晶体边缘温度和泵浦光腰的取值分别为5.6W、3℃和30μm时,优化分析得到使Cr4+:YAG激光器获得最大输出功率时的晶体长度、晶体吸收系数以及输出耦合透过率等晶体和谐振腔的最佳参数,结果显示,小信号吸收系数和晶体长度的最佳值分别为0.56cm-1及2cm,并进一步给出了2%的输出耦合透过率应产生最大的连续波长的输出功率。 当泵浦光连续泵浦时,由热负荷寿命引起的激光晶体内的温度差将严重影响Cr4+:YAG激光器的性能,因此论文通过研究热负荷寿命的品质因数Φ,对Cr4+:YAG激光器中的热负荷寿命进行了分析研究,并数值计算出品质因数Φ,的值为29。


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