單摻銩激光介質(zhì)聲光腔倒空技術(shù)研究.pdf

1、聲光腔倒空是一種獲得高重頻窄脈寬激光輸出的技術(shù)。單摻銩激光介質(zhì)產(chǎn)生的2μm波段高重頻窄脈寬激光在激光雷達(dá)、大氣遙感等方面有一定應(yīng)用價值。但是目前還沒有單摻銩激光器方面的聲光腔倒空研究，因此具有一定的研究價值。本文對單摻銩激光介質(zhì)的聲光腔倒空技術(shù)從理論和實(shí)驗(yàn)兩個方面進(jìn)行了研究。
　　從理論上分析了聲光調(diào)制器的工作原理，分析了衍射效率的影響因素，分析了空間聲場分布?；赥m3+的能級躍遷和速率方程，對聲光腔倒空光場建立階段進(jìn)行了理論分

2、析，分析了腔內(nèi)光子數(shù)和上能級粒子數(shù)的變化趨勢。基于聲光調(diào)制器衍射過程，分析了聲光腔倒空納秒級脈沖的產(chǎn)生過程，建立了聲光腔倒空光場倒空階段理論模型。從理論上研究了脈沖寬度與聲光調(diào)制器衍射效率、聲光調(diào)制器內(nèi)光斑大小、聲光調(diào)制器內(nèi)光子分布、超聲場上升時間、諧振腔腔長的關(guān)系?；谒俾史匠萄芯苛寺暪馇坏箍盏姆€(wěn)定性，分析了重復(fù)頻率、泵浦速率、單程損耗、諧振腔長度對聲光腔倒空穩(wěn)定性的影響。
　　首先進(jìn)行了Tm:YAG晶體的聲光腔倒空實(shí)驗(yàn)，晶體大

3、小37?7?1.5mm，摻雜濃度3.5％，泵浦功率19.47W時，得到了重復(fù)頻率200kHz、脈沖寬度54ns、波長2013.3nm、平均功率595mW的脈沖輸出。然后進(jìn)行了Tm:YAG陶瓷的聲光腔倒空實(shí)驗(yàn)，晶體大小33?9?1.5mm，摻雜濃度4%，泵浦功率9.77W時，得到了重復(fù)頻率200kHz、脈沖寬度31ns、波長2012.6nm、平均功率180mW的脈沖輸出，但是脈沖波形出現(xiàn)畸變。最后進(jìn)行了Tm:YAP晶體的聲光腔倒空實(shí)驗(yàn)，晶

4、體大小33?3?16mm，摻雜濃度3.5%，泵浦功率40.3W。當(dāng)泵浦光斑大小為720μm時，脈沖波形始終存在畸變；當(dāng)泵浦光斑大小為800μm時，低泵浦功率脈沖無畸變，高泵浦功率脈沖有畸變；當(dāng)泵浦光斑大小為1200μm時，脈沖幾乎無畸變。在1200μm泵浦光斑時，得到了重復(fù)頻率200kHz、脈沖寬度50ns、激光波長1989.8nm、平均功率1.28W的脈沖輸出。通過三組實(shí)驗(yàn)研究對比了不同重復(fù)頻率條件下脈沖平均功率的變化，以及不同射頻寬