千赫茲Ho：YAG激光器性能優(yōu)化研究.pdf

1、2mm波段激光處于人眼安全區(qū)和大氣的弱吸收帶,可用于激光雷達(dá)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、風(fēng)場(chǎng)測(cè)量、醫(yī)學(xué)診治等等領(lǐng)域。特別地,2mm波段激光還是中紅外OPO的高效泵浦源。因此,人們迫切需求具有緊湊、高效、高峰值功率等優(yōu)異性能的2mm波段激光器。
　　本論文工作的主要目標(biāo)是發(fā)展一臺(tái)由Tm:YLF固體激光器泵浦、脈沖調(diào)Q運(yùn)行、2.09μm波長(zhǎng)輸出的性能優(yōu)異的Ho:YAG激光器。在1000Hz的調(diào)Q頻率下,通過(guò)激光放大技術(shù),使Ho:YAG激光器產(chǎn)生高達(dá)3

2、0mJ的脈沖能量輸出,以作為后續(xù)的高價(jià)值ZGP中紅外OPO的高效泵浦源。
　　理論上,分析了Tm:YLF激光器馳豫振蕩現(xiàn)象的原理、規(guī)律,并制定了抑制措施;討論了熱焦距對(duì)諧振腔穩(wěn)定性的影響,四分之一波片對(duì)熱致退偏效應(yīng)的補(bǔ)償機(jī)制,并給出了晶體熱效應(yīng)的緩解措施;分析設(shè)計(jì)了激光器之間的模式耦合匹配系統(tǒng),建立了有源腔內(nèi)的高斯光束振蕩模型,確定泵浦光焦點(diǎn)在激光晶體中的最佳位置;總結(jié)了連續(xù)及脈沖激光器的性能參數(shù)和實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法。
　　實(shí)驗(yàn)上

3、,抑制Tm:YLF激光器的弛豫振蕩,獲得了平滑的連續(xù)高功率輸出。最高功率達(dá)到50.2W,輸出波長(zhǎng)為1908.03nm,恰好處于Ho:YAG晶體的吸收峰。以此作為Ho:YAG激光器的高效泵浦源,對(duì)鍵合和未鍵合的Ho:YAG晶體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,優(yōu)化了Ho:YAG激光器的各種參數(shù)。在輸出鏡曲率為5000mm,透過(guò)率為50％時(shí),得到了最大能量15mJ的單波長(zhǎng)振蕩輸出,調(diào)Q運(yùn)行的平均提取效率為97.17%,脈沖不穩(wěn)定度小于2%,脈寬穩(wěn)定在25ns左