共振泵浦石墨烯被動調(diào)Q Er-YAG陶瓷激光器的研究.pdf

1、工作在1.6μm波段的調(diào)Q固體激光光源具有眼安全性,在遙感、自由空間通信和激光雷達(dá)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,而且可以通過非線性頻率轉(zhuǎn)換產(chǎn)生3-5μm中紅外激光。本論文主要對使用石墨烯作為可飽和吸收體的1.6μm被動調(diào) Q Er:YAG陶瓷激光器的理論和實驗進(jìn)行了細(xì)致深入的研究。
　　論文首先對 Er/Yb共摻光纖激光泵浦系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的實驗研究。實驗第一步研究了自由運轉(zhuǎn)下的Er/Yb共摻光纖激光器激光輸出特性。在入射半導(dǎo)體激光器(L

2、D)的泵浦光功率達(dá)到212.5 W時,獲得了75.5 W的1.55μm激光功率輸出。然后利用體布拉格光柵(VBG)作為波長選擇元件,通過改變VBG的入射角對Er/Yb共摻光纖激光器的波長調(diào)諧特性進(jìn)行了研究。在入射泵浦光功率為51 W時,最高獲得了13.1 W的激光輸出,并實現(xiàn)了1532-1570 nm的波長調(diào)諧,整個調(diào)諧范圍內(nèi)激光輸出功率≥10.66 W。最后利用VBG將Er/Yb共摻光纖激光器的波長鎖定在1532 nm,與Er:YAG

3、陶瓷材料的吸收峰相一致,在入射泵浦光功率為127.5 W時,最高獲得了30.4 W激光功率輸出,相應(yīng)的斜效率為24.7％。
　　論文的理論分析部分,首先從ABCD定律出發(fā),對固體激光諧振腔設(shè)計做了理論研究,并通過Matlab軟件對諧振腔內(nèi)的基模光斑尺寸和穩(wěn)區(qū)范圍進(jìn)行了數(shù)值模擬。然后從端面泵浦準(zhǔn)三能級系統(tǒng)的速率方程入手,對1.6μm Er:YAG激光器的閾值泵浦功率做了理論推導(dǎo),并進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)值模擬。最后對Er:YAG激光器在不同

4、腔損耗下的工作波長做了分析說明。
　　論文的重點是研究被動調(diào) Q Er:YAG陶瓷激光器的激光性能,首先介紹了Er:YAG陶瓷的制備過程及光譜特性。然后研究了連續(xù)波工作狀態(tài)下Er:YAG陶瓷激光器的激光性能。最后以石墨烯可飽和吸收體(GSA)為被動Q開關(guān),1532 nm Er/Yb共摻光纖激光器為泵浦源,采用了一個簡單的四鏡折疊腔設(shè)計,在1645 nm波長處實現(xiàn)了Er:YAG陶瓷激光器的調(diào) Q脈沖激光輸出。在最大入射泵浦光功率達(dá)到