Nd-YAG-Cr4+-YAG復(fù)合晶體被動(dòng)調(diào)Q激光器的性能研究.pdf

1、激光二極管泵浦的被動(dòng)調(diào)Q固體激光器是一種可以實(shí)現(xiàn)短脈沖、高峰值功率、高重復(fù)頻率脈沖激光輸出的全固態(tài)激光器，具有效率高、體積小、價(jià)格低廉、壽命長(zhǎng)和性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在激光加工、激光點(diǎn)火、激光測(cè)距和高效非線性轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用潛力和前景，成為海內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。通過(guò)熱鍵合技術(shù)和陶瓷燒結(jié)技術(shù)將激光增益介質(zhì)與可飽和吸收體鍵合到一起形成的被動(dòng)調(diào)Q復(fù)合激光材料進(jìn)一步降低了分離式激光增益介質(zhì)和可飽和吸收體界面所造成的散射和反射損耗，降低了激光腔

2、的損耗;相對(duì)于雙摻自調(diào)Q激光材料而言，被動(dòng)調(diào)Q復(fù)合激光材料可有效地減少熱透鏡效應(yīng)，改善輸出激光的光束質(zhì)量，增加轉(zhuǎn)換效率，而且可分別對(duì)增益介質(zhì)和可飽和吸收體進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化來(lái)獲得優(yōu)化的復(fù)合激光材料。而且復(fù)合激光材料消除激光增益介質(zhì)和可飽和吸收體之間的空氣間隙，避免在高峰值功率運(yùn)行下產(chǎn)生的等離子體所造成的空氣擊穿導(dǎo)致激光晶體的損傷，保證激光器的穩(wěn)定運(yùn)行。
　　本論文采用光纖耦合的LD作為泵浦源，Nd∶YAG/Cr4+∶YAG復(fù)合晶體作為激

3、光器的工作物質(zhì)與可飽和吸收體，對(duì)Nd∶YAG/Cr4+∶YAG復(fù)合晶體進(jìn)行端面泵浦，分析研究了被動(dòng)調(diào)Q激光器的脈沖輸出特性。主要做了以下幾個(gè)方面的工作:本文首先介紹了激光二極管泵浦被動(dòng)調(diào)Q固體激光器的應(yīng)用前景，然后介紹了基于Nd∶YAG/Cr4∶YAG復(fù)合材料的被動(dòng)調(diào)Q固體激光器的研究進(jìn)展及其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。接著討論了典型被動(dòng)Q開關(guān)材料Cr4+∶YAG晶體的特性以及調(diào)Q激光器的工作原理。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)地研究了工作物質(zhì)材料、輸出耦合鏡

4、透過(guò)率和吸收泵浦光功率對(duì)Nd∶YAG/Cr4+∶YAG復(fù)合材料的激光特性（平均輸出功率、脈沖寬度、脈沖重復(fù)率、脈沖能量、峰值功率以及輸出激光光譜）的影響。
　　采用808nm激光二極管作為泵浦源，采用平-凹激光諧振腔，系統(tǒng)地研究了輸出耦合率對(duì)Nd∶YAG/Cr4+∶YAG被動(dòng)調(diào)Q激光器激光性能的影響。在輸出耦合鏡透過(guò)率為15％時(shí)，Nd∶YAG/Cr4+∶YAG被動(dòng)調(diào)Q激光器獲得了高效的脈沖激光輸出，斜率效率達(dá)37％。當(dāng)吸收5.6W

5、泵浦光時(shí)，獲得了最高1.8W的平均功率輸出，光-光轉(zhuǎn)換效率為32％。同時(shí)獲得了最高的脈沖能量與峰值功率，此時(shí)輸出激光脈沖的寬度為27ns，重復(fù)率為26kHz，脈沖能量和峰值功率分別為68μJ和2.5kW。
　　此外還研究了Nd∶YAG/Cr4+∶YAG復(fù)合晶體微片激光器的激光性能，研究表明，在輸出耦合鏡透過(guò)率為60％，泵浦功率為2W時(shí)，獲得最窄脈沖脈寬1.3ns，峰值功率為20kW。同時(shí)在輸出耦合鏡透過(guò)率為40％，泵浦功率為4.6