激光二極管抽運Er-Yb共摻磷酸鹽玻璃激光器的研究.pdf

1、激光二極管抽運的1.54μmEr-Yb共摻磷酸鹽玻璃激光器具有體積小、成本低、效率高、結構簡單、光束質量好、對人眼安全等特點，其被動調Q激光器能夠產生納秒量級寬度的激光脈沖，可廣泛應用于激光測距、光傳感、光通信等領域中。對LD抽運的1.54μmEr-Yb共摻磷酸鹽玻璃激光器的理論和實驗研究具有重要的意義。 以往在鉺玻璃激光器的研究中，由于抽運能量密度較低，摻雜粒子數(shù)密度也不高，上轉換過程相對較弱，對激光輸出的影響往往忽略不計。然

2、而，在高摻雜Er3+和Yb3+離子、高抽運功率密度的激光二極管(LD)端面抽運Er玻璃激光器中，上轉換過程會消耗激光上能級粒子數(shù)，強烈影響激光的輸出。因此，有必要在速率方程中考慮上轉換的影響。 在對Er玻璃激光器被動調Q的研究中，LD抽運雙摻Er3+、Yb3+磷酸鹽玻璃被動調Q激光器的理論模型對于實驗研究有著重要的指導作用，而詳細的理論模型尚未見報道。為了更好地了解此類激光器的被動調Q特性，選擇合理參數(shù)，有必要在全面、仔細地分析

3、了Er-Yb共摻磷酸鹽玻璃各能級之間的能量轉移、躍遷以及上轉換過程的基礎上，建立1.54μmEr-Yb共摻磷酸鹽玻璃被動調Q激光器的速率方程模型。 本論文對人眼安全的1.54μmEr玻璃激光器進行了理論和實驗研究，重點是上轉換對Er-Yb共摻磷酸鹽玻璃激光的影響和激光二極管抽運的Er-Yb共摻磷酸鹽玻璃被動調Q微片激光器。具體內容為： 1.研究了LD泵浦Er-Yb共摻磷酸鹽玻璃的1.54μm激光運轉時其它躍遷過程的影響。

4、在激光運轉時采用熒光光譜儀監(jiān)測上轉換發(fā)光的強度變化，研究了幾種波長的輻射躍遷與激光躍遷之間的關系。 2.對LD縱向抽運的Er-Yb共摻磷酸鹽玻璃激光器理論模型進行適當補充，在速率方程中考慮了累積轉移上轉換和共協(xié)上轉換的作用，使之適用于高摻Er3+和Yb3+離子、高抽運功率密度的情況，并且與實驗結果進行了驗證；分析和定量計算了上轉換對激光輸出的影響；針對三能級Er-Yb共摻磷酸鹽玻璃微片激光器低增益、短腔長的特點，提出了一種通過測

5、量激光閾值和斜效率來計算腔內往返損耗的方法，該方法考慮了上轉換的影響。 3.研究了Er-Yb共摻磷酸鹽玻璃激光器的熱效應現(xiàn)象。根據(jù)熱透鏡對激光諧振腔和光束參數(shù)的影響的關系來間接測量熱透鏡焦距；提出了計算Er-Yb共摻磷酸鹽玻璃激光器分數(shù)熱沉積的方法；把熱透鏡焦距與分數(shù)熱沉積的關系和上轉換對分數(shù)熱沉積的影響聯(lián)系起來，驗證了我們提出的分數(shù)熱沉積模型。 4.系統(tǒng)地研究了以Co2+：MgAl2O4晶體為飽和吸收體的LD抽運Er-

6、Yb共摻磷酸鹽玻璃調Q運轉激光器。針對雙摻離子之間的能量傳遞和Er3+的多種躍遷過程，結合Co2+：MgAl2O4晶體中Co2+離子的飽和吸收特性，給出了詳盡的速率方程，在其基礎上進行了數(shù)值分析，分析了輸出鏡透過率、激光介質長度、諧振腔長度、腔內往返損耗、飽和吸收體長度對激光閾值、峰值功率、單脈沖能量以及脈沖寬度的影響。 5.實現(xiàn)了LD抽運Er-Yb共摻磷酸鹽玻璃微片激光器被動調Q運轉，這在國內未見其它報導。以Co2+：MgAl