鍶及其鹵化物蒸氣激光機理和工作特性的研究.pdf

1、高重復率脈沖放電激勵的鍶蒸氣激光是激光領(lǐng)域的研究熱點之一，具有多種機制、豐富的譜線和較高的激光功率和效率等特點，能在430.5nm-6.45μm光譜范圍輸出多條瓦級以上功率的激光譜線，在微電子技術(shù)、材料處理、激光醫(yī)療和紅外技術(shù)等領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。長期以來，人們對脈沖鍶蒸氣激光產(chǎn)生極大的興趣和深入持續(xù)地研究并取得重要進展，但有關(guān)脈沖放電鍶及其鹵化鍶蒸氣激光中的微觀動力學過程、激光機理和工作特性等還有待深入研究，結(jié)合國家自然科學基金項

2、目的研究內(nèi)容，論文較系統(tǒng)地開展了脈沖鍶蒸氣激光理論和實驗研究工作，取得了一些創(chuàng)新成果，具有重要的學術(shù)和應用價值。
　　 論文第一章綜述了金屬蒸氣激光尤其是鍶蒸氣激光的發(fā)展歷史、研究背景和現(xiàn)狀，分析討論了不同機制中鍶蒸氣R-M躍遷激光、碰撞復合激光及其M-M躍遷激光的工作原理和技術(shù)路線，提出了鍶蒸氣激光中存在的問題、解決方法及課題的研究意義。
　　 第二章建立了一個反映高重復率脈沖放電激勵的一價鍶離子1090nm自終止激光

3、和430.5nm復合激光交替振蕩的動力學模型，得到了相關(guān)激光能級粒子數(shù)密度、電子密度和腔內(nèi)光子數(shù)密度等微觀參量的時間演化過程，分析解釋了這兩種激光交替振蕩的發(fā)射過程、光電脈沖特性和粒子數(shù)反轉(zhuǎn)機理，認為在放電早期和余輝期電子溫度的急劇升高和降低是實現(xiàn)兩種激光交替振蕩的關(guān)鍵所在。
　　 第三章設(shè)計制作了小尺寸電泳式脈沖He-Sr?（Ca?）激光器，利用高重復率脈沖放電的電泳效應實現(xiàn)了金屬鍶或鈣蒸氣密度在放電區(qū)的均勻分布和穩(wěn)定的激光輸

4、出，得到Sr?（Ca?）復合激光最大輸出功率819（136）mW和56（5.9）mW/cm3功率密度的實驗結(jié)果。分析討論了脈沖頻率、激勵電壓，氦壓和430.5/373.3nm復合激光輸出功率之間的關(guān)系，獲得了一組較好的工作參量，為進一步研制該類激光的實用化器件奠定了基礎(chǔ)。
　　 第四章設(shè)計制作了He-SrCl?蒸氣激光器，成功地采用了鍶的鹵化物SrCl?代替金屬鍶為激光介質(zhì)，實現(xiàn)了多條鍶蒸氣激光譜線的高效穩(wěn)定輸出，有效解決了純金

5、屬鍶激光工作時發(fā)生的鍶蒸氣和激光放電管之間劇烈的化學反應問題，提高了激光的運轉(zhuǎn)壽命。獲得了1.32W多譜線激光總功率和12.46mW/cm3功率密度，其中6.45μm波長占總功率78.1％，研究分析了He-SrCl?蒸氣激光的光脈沖和電流脈沖的特性，發(fā)現(xiàn)～1μm/～3μm/6.45μm激光脈沖均出現(xiàn)在電流脈沖的下降沿并隨著激光功率的增加有繼續(xù)朝電流脈沖方向移動的趨勢，并對此給予合理解釋。
　　 第五章設(shè)計制作了可周期性更新緩沖氣