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固体激光器中心掺杂晶体研究

贺永乐  
【摘要】:如何提高激光器光束质量和转换效率已经成为固体激光器研究的重点之一。泵浦源的空间分布以及晶体的结构这两者决定了泵浦光在晶体中的空间分布。传统的激光晶体普遍采用均匀掺杂。 首先,本文以四能级激光速率方程为基础,讨论了高斯光束对基模高斯振荡光的性能的影响,计算了泵浦光和低阶模式高斯振荡光的交叠积分,并分析了泵浦光和振荡光光场空间的模式匹配程度对激光器输出特性的影响。 其次,本文借鉴了双包层光纤激光器的相关技术,并把该技术运用到固体激光器技术的研究中来。分析计算了三种不同模型对泵浦光的吸收效率,从而得到理想的模型。在这一理论基础上,本文提出了一种新型的中心掺杂激光晶体结构模型,重点研究了中心掺杂激光晶体中激光的输出特性,其中主要研究了光束质量和转换效率。接下来在本文中主要工作就是利用固体激光器四能级方程组对该模型在连续输出条件下的激光产生过程进行了计算机数值模拟。在仿真的过程中,泵浦光选择理想高斯光束作为泵浦光源,得到新型晶体结构模型情况下泵浦光的空间分布,最后计算仿真得到不同的中心掺杂半径与输出激光横模分布之间的关系图,并计算得到了相应的光束质量因子和激光器的光-光转换效率 最后,本文对数值模拟得到数值结果以及对应的曲线图进行了相应的理论分析。结果表明,在掺杂半径比较小的情况下,固体激光器的激光输出特性能够得到很大的改善。


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