基于摻釹納米顆粒流體激光器的理論分析及性能研究.pdf

1、近年來，熱管理問題一直是制約高能固體激光器進(jìn)一步發(fā)展的重要因素，而液體激光器雖具有可流動(dòng)性，容易實(shí)現(xiàn)熱管理，但由于很多因素的限制，其在高功率高能量領(lǐng)域仍未達(dá)到實(shí)用階段。為了有效改善熱管理，綜合固體介質(zhì)的高增益特性和液體介質(zhì)的可流動(dòng)性，研究人員提出了一種新的激光器概念——流體激光器，將固體介質(zhì)制成微顆粒分散到合適的液體中，形成流體激光材料。
　　本文首先介紹了高能激光系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用以及發(fā)展歷程，并基于四能級(jí)激光系統(tǒng)速率方程推導(dǎo)了

2、輸運(yùn)方程，系統(tǒng)模擬了激光系統(tǒng)的瞬時(shí)特性和輸出特性；同時(shí)，推導(dǎo)出光放大器的輸運(yùn)方程，并以此獲得了激光工作介質(zhì)增益特性，為下一步實(shí)驗(yàn)提供理論基礎(chǔ)。
　　利用水熱法制備了LaF3:Nd納米顆粒，將其分散在四溴乙烷和DMSO的混合溶劑中形成透明分散液；利用相關(guān)儀器對(duì)該流體激光介質(zhì)的吸收光譜、熒光光譜以及熒光壽命進(jìn)行了分析測(cè)試；根據(jù)Mie散射模型對(duì)該材料的散射進(jìn)行了計(jì)算和模擬，同時(shí)對(duì)激光工作介質(zhì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的熱分析；最后利用ZEMAX軟件對(duì)泵

3、浦耦合系統(tǒng)進(jìn)行了模擬仿真，選取合適的泵浦結(jié)構(gòu)，同時(shí)就諧振腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)出合適的激光實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
　　首先為了驗(yàn)證激光光路的可行性，以釹玻璃作為激光工作物質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行泵浦實(shí)驗(yàn)，獲得39.6mJ的激光脈沖輸出，有較高的斜效率。然后利用所制備的流體激光工作介質(zhì)進(jìn)行出光實(shí)驗(yàn)，但未能實(shí)現(xiàn)激光輸出。最后，通過對(duì)以色列的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行理論分析，并將相關(guān)參數(shù)與本論文的出光實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，指出這份流體材料主要存在吸收弱，在以后的實(shí)驗(yàn)研究中可以