摻釹無機液體激光特性研究.pdf

1、無機液體激光具有破壞閾值高、散熱管理高效的優(yōu)點，在科研、醫(yī)療、信息和軍事等領(lǐng)域都有十分重要的應(yīng)用。傳統(tǒng)的液體激光器采用閃光燈泵浦，無法實現(xiàn)吸收帶與泵浦源之間很好的光譜匹配，因此激光輸出效率很低，限制了其更為廣泛的研究和應(yīng)用。LD泵浦下的無機液體激光器在保留了液體激光器優(yōu)點的同時，解決了閃光燈泵浦中效率低下的問題，成為液體激光器發(fā)展的一個重要方向。
　　本論文首先系統(tǒng)綜述了無機液體激光器的國內(nèi)外發(fā)展歷程及最新研究成果。然后對液體激光

2、的基本理論進行分析和討論。在此基礎(chǔ)上，進行了摻釹離子無機液體激光介質(zhì)的研制，制備了不同離子濃度的激光工作物質(zhì)并對其毒性和腐蝕性進行了分析測試，針對其危險的毒性及腐蝕性給出系統(tǒng)的防護措施及實驗器材的選擇。
　　在制備了透明度高、均勻性好、無水、無氫、純凈的激光工作物質(zhì)后，本文系統(tǒng)研究了靜止?fàn)顟B(tài)下的無機液體激光實驗。首先通過測量激光介質(zhì)的吸收光譜、熒光光譜、熒光壽命和吸收系數(shù)證明了激光介質(zhì)可以實現(xiàn)激光輸出的可行性。然后開展了連續(xù)LD泵

3、浦激光實驗，但由于嚴(yán)重的熱致折射率畸變效應(yīng)，并未得到激光輸出，說明連續(xù)泵浦下的靜態(tài)液體激光輸出還有待進一步研究，但通過閃光燈泵浦出光實驗說明只要能夠縮短泵浦脈沖時間，并有足夠的泵浦能量，激光介質(zhì)是能夠?qū)崿F(xiàn)激光輸出的。
　　在充分驗證了激光輸出的可行性后，本文進一步開展了脈沖LD泵浦無機液體激光實驗研究，脈沖LD泵浦不僅解決了連續(xù)泵浦下熱畸變的問題，同時也可以獲得較閃光燈泵浦更高的輸出效率和單脈沖能量。實驗獲得了脈沖LD泵浦下的無機

4、液體激光輸出，并對其斜效率、脈沖波形、脈沖能量和激光光譜等特性進行了測量。通過對不同諧振腔參數(shù)下的激光輸出特性研究，得到了最優(yōu)化的腔鏡組合及最為合理的諧振腔長度，在該條件下單脈沖輸出能量可達32.9mJ，光-光轉(zhuǎn)換效率達到15.5％。
　　在系統(tǒng)分析了導(dǎo)致靜態(tài)無機液體激光介質(zhì)無法實現(xiàn)高平均功率激光輸出的主要原因后，本文確定了采用循環(huán)流動激光介質(zhì)進行高能激光實驗的必要性。首先進行了完善了循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計和泵浦光耦合分析，利用該循環(huán)系統(tǒng)開