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全固态短脉冲微片激光器研究

王海霞  
【摘要】: 脉冲激光器由于具有较大的输出功率,在科学研究、国防技术、工业加工等方面有着广泛的应用。短脉冲、高峰值功率、高重复频率的脉冲激光在诸如激光雷达、舰船导航、机器人视觉系统、生物医学、微细加工、环境监测等领域,有着巨大的应用前景,因此人们对此类激光展开了广泛的研究。其中脉冲宽度窄、稳定性高的激光输出在空间光通信、显微外科、痕量气体探测、化学动力学研究和种子激光等众多领域备受关注,而被动调Q微片激光器便是获得此类激光的最主要的方法之一。本论文以键和晶体Nd:YAG/Cr~(4+):YAG为研究对象,研究了全固态1064nm被动调Q微片激光器、532nm微片激光器以及微片OPO激光器的输出特性。其主要内容概括为: 1.对LD端面泵浦的Nd:YAG/Cr~(4+):YAG1064nm被动调Q微片激光器进行了实验研究: 采用紧凑的平凹腔结构,分别采用透过率为10%,15%,27%和40%的输出镜,研究了输出激光特性。在输出镜的透过率为40%,泵浦功率为11.8W时,获得最短脉冲宽度为2.0ns,平均输出功率为1.15W,重复频率为17kHz,相应的单脉冲能量和峰值功率为67.3μJ和32.8 kW。 采用直接在晶体两端镀腔镜膜的方法,得到了脉宽为1.5ns,平均输出功率为2W的激光输出。 以单个二极管为泵浦光源,研究了两端镀膜的键和晶体Nd:YAG/Cr~(4+):YAG在1064nm的激光输出特性。得到了最短脉冲1.7ns,最大的输出功率为365mW的激光输出。 2.对LD端面泵浦的Nd:YAG/Cr~(4+):YAG键和晶体被动调Q绿光激光器进行了研究: 采用简单的平凹腔结构,以KTP为腔内倍频晶体,实现了Nd:YAG/Cr~(4+):YAG 532nm绿光输出,其最大的平均输出功率为0.5W,相应的脉冲宽度和重复频率分别为3.4ns和27.5kHz.单脉冲能量和峰值功率为18μJ和5.3kW。 研究了LD端面泵浦的两端镀膜的Nd:YAG/Cr~(4+):YAG键和晶体腔外倍频532nm绿光输出,得到了脉冲宽度为1.3ns,输出功率为650mW的激光输出。 3.研究了LD端面泵浦Nd:YAG/Cr~(4+):YAG键和晶体KTA-IOPO激光特性,整个激光谐振腔采用平凹直腔结构,在实验中分别采用了对1534nm的透过率分别为10%,20%和33%的输出镜,实现了高功率、高重复频率的1534nm人眼安全波长的激光输出。当输出镜的透过率为33%,泵浦功率为11.8W时,得到最短脉宽为1.2ns,1534nm激光的最大的输出功率为480mW。当输出镜的透过率为10%,在11.8W的泵浦功率下,我们得到了18.6kHz的重复频率。


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