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固态染料可调谐激光器研究

任杰  
【摘要】: 染料激光器因具有波长调谐范围宽、输出功率高、吸收和增益容易控制等优点,在医疗、遥感、光谱分析等领域得到了广泛应用。与液体染料激光器相比,固态染料激光器结构紧凑、应用简便、无污染、成本低,因此染料固态化是人们一直以来研究的目标。目前,固态染料的工作寿命及损伤阈值已经有了很大提高,染料的光学均匀性、可加工性能都有了很大的改善,但距离实用还有一定的距离。 为了提高固态激光染料的力学性能、热性能及光学性能,研究人员对各种制备方法进行了广泛的研究。近来研究较多的是玻璃基质无机有机复合激光染料,通过溶胶—凝胶法,将有机激光染料均匀地掺入固态基质中,再利用适当的有机改性,就能有效提高材料各方面的性能。 本论文首先对可调谐激光器的发展、研究进展及应用进行了简单回顾,然后对固态激光染料的特性、制备进行了分析和讨论,进而对可调谐染料激光器的调谐原理进行了理论上的分析和讨论。在此基础上,对由浙大材料系提供的、通过溶胶-凝胶(sol-gel)过程,利用新型分步合成方法制备的以VTES为先驱体P567掺杂固态染料样品,进行了激光宽带辐射特性及寿命实验;设计了不同谐振腔型的固态染料可调谐激光器,并进行了实验研究,对调谐腔的工作参数及输出特性(如调谐范围、斜效率、阈值、输出线宽等)进行了理论分析及实验对比。 在激光宽带辐射实验中,获得了7nm(FWHM)的激光输出,斜效率达69%。在染料寿命测试中,38000个泵浦脉冲后,输出能量降到初始输出的50%,已知报道的P567掺杂固态染料寿命也均在10~4量级。在腔镜耦合输出的可调谐激光器实验中,输出调谐范围超过30nm,此结果与报道的P567固态染料调谐范围相近;在光栅零级输出实验中,激光输出调谐范围近70nm,此结果在已知报道的P567固态染料激光调谐范围中是最宽的。


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