單摻銩固體激光器電光腔倒空技術(shù)研究.pdf

1、2μm高重頻、窄脈寬脈沖激光可廣泛應(yīng)用于激光雷達(dá)、遠(yuǎn)程遙感等領(lǐng)域。電光腔倒空技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高重頻窄脈寬激光輸出，并且具有調(diào)制速度快，調(diào)制效率高等優(yōu)點(diǎn)。所以研究單摻銩固體激光器的電光腔倒空具有一定的實(shí)用價(jià)值。
　　本文主要從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面對(duì)單摻銩固體激光器的電光腔倒空技術(shù)進(jìn)行研究。理論部分，首先基于Tm3+的能級(jí)躍遷和能量傳遞過程，建立了常溫下單摻Tm3+連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的激光速率方程，模擬分析了腔倒空光場(chǎng)建立階段諧振腔內(nèi)光子數(shù)和晶體上能

2、級(jí)粒子數(shù)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)以及倒空光場(chǎng)的產(chǎn)生。然后，分別討論了驅(qū)動(dòng)器電信號(hào)的開關(guān)速度、諧振腔長度對(duì)脈沖的影響，以及腔倒空穩(wěn)定性與重頻的關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)部分，在考慮晶體熱透鏡的情況下，根據(jù)ABCD矩陣和穩(wěn)區(qū)條件，對(duì)諧振腔進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并完成了Tm:YAP晶體和Tm:LuAG晶體的電光腔倒空實(shí)驗(yàn)。對(duì)于Tm:YAP晶體，我們進(jìn)行了電光腔倒空的長腔和短腔實(shí)驗(yàn)。在短腔實(shí)驗(yàn)中，泵浦光對(duì)RTP晶體的熱作用嚴(yán)重影響了脈沖穩(wěn)定性。為優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行了長腔腔倒空

3、實(shí)驗(yàn)，并最終獲得了平均功率為3.02 W，脈沖寬度為7.1 ns，輸出波長為1996.9 nm的相對(duì)穩(wěn)定的脈沖激光輸出。此時(shí)，高功率的泵浦光對(duì)電光晶體的調(diào)制作用依然產(chǎn)生了一定影響，從而導(dǎo)致脈沖前沿上翹。對(duì)于Tm:LuAG晶體，同樣進(jìn)行了電光腔倒空的長腔和短腔實(shí)驗(yàn)。長腔實(shí)驗(yàn)中，高壓時(shí)間確定的條件下，隨著重復(fù)頻率的降低，諧振腔逐漸變成了非穩(wěn)腔。為使諧振腔在低重復(fù)頻率下能保持穩(wěn)定，縮短腔長，最終獲得了穩(wěn)定的腔倒空脈沖激光輸出。其最大輸出功率為