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LD泵浦Nd:Y_(0.5)Lu_(0.5)VO_4晶体脉冲激光特性实验及理论研究

江建民  
【摘要】:半导体泵浦的全固态脉冲激光器具有体积小、重量轻、结构牢固、寿命长、工作稳定、高效率等诸多优点,能够输出高峰值功率、窄脉宽、高光束质量的脉冲,广泛的应用在军事、工业、医疗和科研等领域。半导体泵浦全固体脉冲激光器作为国内外学者的研究热点,激光器性能正在不断的完善和快速的发展,比如激光器的输出功率在不断提高,光束质量在不断的改善,脉冲宽度在不断的减小等。这些进步的基础是选择具有优良性能的增益介质。本文以新型钒酸盐混晶Nd:Y_(0.5)Lu_(0.5)VO_4为激光增益介质,以声光主动和饱和吸收体Cr~(4+):YAG被动,从理论和实验上分别研究了声光、被动和双调Q激光特性。主要内容概括如下: 1.回顾了全固态激光器的历史和发展过程;总结了实现脉冲激光输出的几种调Q技术方式,及目前取得的进展;简单地介绍和比较了几种掺Nd3+泛酸盐激光材料。 2.实验研究了LD端面泵浦新型钒酸盐Nd:Y_(0.5)Lu_(0.5)VO_4混合晶体声光调Q激光器的输出特性。采用平-平腔,通过优化谐振腔参数,实现了窄脉宽、高峰值功率激光脉冲输出。采用输出透过率为50%的输出镜,注入泵浦功率为14.09 W,当调制频率为1 KHz时,获得的激光输出脉冲脉宽是8.3 ns ,能量是2.15 mJ,峰值功率高达259 KW。建立了高斯分布近似下描述AO调Q激光基频输出特性的速率方程组,数值模拟方程组的理论值与实验结果相符。 3.采用不同输出镜透过率,优化谐振腔参数,用Cr~(4+):YAG晶片作为饱和吸收体,研究了LD端面泵浦Nd:Y_(0.5)Lu_(0.5)VO_4被动调Q激光运转。选用初始透过率为60%的Cr~(4+) :YAG晶体实现激光器调Q运转时,当泵浦功率升至14.09 W,采用透过率为30%耦合输出镜时,获得1.21 W的平均输出功率。最窄脉宽和最高单脉冲能量分别是9.4 ns和14.2μJ。建立了高斯分布近似下描述Cr~(4+):YAG被动调Q激光基频输出特性的速率方程组,数值模拟方程组的理论值与实验结果相符。 4.采用声光和Cr~(4+):YAG主被动双损耗调制,研究了LD泵浦Nd:Y_(0.5)Lu_(0.5)VO_4晶体双调Q激光特性。在不同泵浦功率和调制频率下测量了激光输出功率、脉冲宽度、单脉冲能量和峰值功率与泵浦功率的依赖关系,与单一调Q相比,双损耗调制的调Q激光脉冲变窄、峰值功率提高。建立了高斯分布近似下描述AO/Cr~(4+):YAG双调Q激光基频输出特性的速率方程组,数值模拟方程组的理论值与实验结果相符。


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