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放大自发辐射对调Q固体激光器性能的影响研究

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【摘要】:本文以物质对电磁波的辐射和吸收为理论基础,从四能级系统的速率方程出发,分别在端面均匀泵浦和非均匀泵浦的情况下研究了放大自发辐射对调Q固体激光器的储能以及输出特性的影响。 对端面均匀泵浦的情况,重点研究了放大自发辐射对激光器反转粒子数的积累、激光上能级荧光寿命的衰减、抽运效率等储能方面的影响。自发辐射光子在增益介质内的有效放大长度、Q开关重复频率和抽运功率都决定了放大自发辐射的大小。但它们的作用不一,其中以有效放大长度的作用最大,其次是重复频率,最后是抽运功率。对于特定的激光系统,有效放大长度一般是一个特定的值。与无放大自发辐射的情况相比,在重复频率为1kHz抽运功率为200w/mm2时,反转粒子数下降了32.4%,上能级荧光寿命减小了82μs,抽运效率减小了10%。得出结论,在低重复频率和高泵浦功率下放大自发辐射效应严重。 对端面非均匀泵浦的情况,重点研究了放大自发辐射对激光器输出脉冲峰值功率、脉宽和光光转换效率等输出特性方面的影响。采用高斯光束作为非均匀光束模型,与无放大自发辐射的情况相比较,在重复频率为1kHz抽运功率为200w/mm2时,峰值功率下降了30.8%,脉宽展宽5%,光光转换效率下降26.3%。放大自发辐射对输出功率特性的影响剧烈,而对时间特性的影响微弱,一般情况下可忽略其对输出脉冲宽度、建立时间以及前后沿形状等时间方面的作用。此外,放大自发辐射还会导致激光器储能分布的均匀化。


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