2μm波段激光泵浦的Cr-ZnSe激光器的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近些年來，寬范圍可調(diào)諧(2.0-3.1μm)的Cr2+:ZnSe激光器引起了人們極大的興趣。它是氣體檢測(cè)、遙感、光通信、眼科醫(yī)學(xué)、神經(jīng)外科、高分辨率光譜學(xué)、度量學(xué)、非線性光學(xué)轉(zhuǎn)換如光學(xué)參量振蕩OPO的理想光源。由于其具有較寬的吸收譜(1.5-2.1μm)，所以Cr2+:ZnSe激光器的泵浦源選擇范圍廣泛。半導(dǎo)體激光器泵浦的Tm摻雜或Tm,Ho雙摻固體激光器的輸出波段（2μm）處于大氣傳輸窗口，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、光電對(duì)抗、材料處理等方面有廣泛的

2、應(yīng)用。同時(shí)，此類激光器可以作為Cr2+:ZnSe激光器的泵浦源。本論文從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面研究了使用Tm:YAP晶體獲得1.94μm激光的方法，分別以波長(zhǎng)為1.94μm的Tm:YAP激光器和波長(zhǎng)為2.05μm的Tm,Ho:GdVO4激光器作為泵浦源，對(duì)Cr2+:ZnSe激光器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，獲得了2~3μm激光輸出。
　　在理論方面，首先分析了Tm:YAP激光器的能級(jí)躍遷過程，給出了準(zhǔn)三能級(jí)系統(tǒng)的速率方程模型，并對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)化。由

3、于晶體熱效應(yīng)嚴(yán)重影響了激光輸出功率、效率等，故本論文對(duì)晶體熱效應(yīng)進(jìn)行了分析，討論了熱透鏡效應(yīng)對(duì)諧振腔穩(wěn)定性以及模式匹配的影響。對(duì)于Cr2+:ZnSe激光器，介紹了Cr2+:ZnSe的性質(zhì)以及Cr2+離子在ZnSe半導(dǎo)體材料中的發(fā)光機(jī)制，為Cr2+:ZnSe激光器的實(shí)驗(yàn)研究奠定了基礎(chǔ)。
　　在實(shí)驗(yàn)方面，本論文首先進(jìn)行了激光二極管泵浦的連續(xù)Tm:YAP激光器的實(shí)驗(yàn)研究，詳細(xì)研究了晶體溫度、腔長(zhǎng)、輸出鏡透過率對(duì)激光輸出特性的影響，采用單

4、個(gè)二極管泵浦時(shí)獲得最大輸出功率6.8W，斜率效率為35％，光光轉(zhuǎn)換效率為27%，而采用兩個(gè)二極管雙端泵浦時(shí)，獲得最大輸出功率為8.2W。對(duì)于Cr2+:ZnSe激光器，首先使用Tm:YAP激光器作為泵浦源，進(jìn)行了Cr2+:ZnSe連續(xù)激光器的實(shí)驗(yàn)研究。使用平平腔結(jié)構(gòu)，獲得最大輸出功率為862mW，斜率效率為31.7%。使用平凹腔結(jié)構(gòu)，研究了不同曲率半徑以及不同腔長(zhǎng)對(duì)激光輸出特性的影響，并進(jìn)行了長(zhǎng)脈沖Tm:YAP激光器泵浦Cr2+:ZnSe