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1、摘要經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,固體激光器己在許多不同領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在目前已存在的眾多激光介質(zhì)中,以YAG為代表的石榴石系列晶體仍占據(jù)主導(dǎo)地位。近年來(lái),Yb摻雜的無(wú)序型石榴石晶體(包括Yb:CNGG和Yb:CLNGG)引起了人們的很大關(guān)注。由于晶體中相同晶格位置上可以允許多種類型的離子存在,從而產(chǎn)生多樣的無(wú)序結(jié)構(gòu),這使得這類晶體存在強(qiáng)烈的非均勻加寬和能級(jí)分裂,從而具有很寬的吸收譜和發(fā)射譜。同時(shí)該類晶體還具有相對(duì)較高的熱導(dǎo)率,相當(dāng)于YA
2、G晶體的三分之一左右。該類晶體在上世紀(jì)八十年代首次生長(zhǎng)出來(lái),但是由于缺乏合適的泵浦源,并且受到鍍膜技術(shù)的限制,使得這類晶體只獲得了較低功率的連續(xù)波激光輸出,沒(méi)有發(fā)揮出該晶體所具有的潛力。本工作以光纖耦合輸出的高亮度半導(dǎo)體激光器作為泵浦源,對(duì)Yb:CNGG和Yb:CLNGG兩種無(wú)序石榴石晶體的連續(xù)波和被動(dòng)調(diào)Q激光特性開展了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)中利用一個(gè)簡(jiǎn)單的平凹諧振腔,在半導(dǎo)體激光器端面泵浦條件下,實(shí)現(xiàn)了室溫下Yb:CNGG晶體的高效率連
3、續(xù)波激光運(yùn)轉(zhuǎn)。所產(chǎn)生的最大輸出功率為515W,對(duì)應(yīng)的光光轉(zhuǎn)換效率為46%,而斜率效率達(dá)到80%。與以前所報(bào)道的該晶體的激光實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較,本工作所獲得的激光輸出功率和轉(zhuǎn)換效率均有很大提高。利用相同的諧振腔和泵浦源,同樣實(shí)現(xiàn)了Yb:CLNGG晶體的高效率連續(xù)激光振蕩。實(shí)驗(yàn)中所產(chǎn)生的最大激光輸出功率為50W,對(duì)應(yīng)的光光轉(zhuǎn)換效率為65%,斜率效率高達(dá)83%。比較兩種晶體的連續(xù)波激光輸出特性參數(shù)發(fā)現(xiàn),Yb:CLNGG晶體具有更高的光光轉(zhuǎn)換效率。
4、原因可能在于,CLNGG晶體中由于“的引入降低了晶體中陽(yáng)離子空位的濃度,一方面提高了晶體的光學(xué)質(zhì)量,另一方面減少了陽(yáng)離子空位在激光運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中帶來(lái)的負(fù)面影響。以Cr4:YAG為可飽和吸收體,在室溫下實(shí)現(xiàn)了兩種無(wú)序晶體Yb:CNGG和Yb:CLNGG的高效率被動(dòng)調(diào)Q脈沖激光運(yùn)轉(zhuǎn)。長(zhǎng)度為351Tlnl的Yb:CNGG晶體產(chǎn)生的脈沖激光的平均輸出功率為20W,對(duì)應(yīng)的斜率效率為56%,脈沖寬度為95ns,脈沖能量為1667U,峰值功率為175kW
5、。在相同的實(shí)驗(yàn)條件下長(zhǎng)度為314mm的Yb:CLNGG晶體產(chǎn)生的脈沖激光的平均輸出功率為31W,斜率效率為65%,對(duì)應(yīng)的脈沖寬度,脈沖能量和峰值功率分別為95ns,1330U和140kW。通過(guò)比較,可以發(fā)現(xiàn)Yb:CNGG晶體在脈沖能量和峰值功率方面比Yb:CLNGG晶體要高,表明Yb:CNGG晶體具有更大的能量?jī)?chǔ)存本領(lǐng)。關(guān)鍵詞:無(wú)序型石榴石晶體;Vb激光晶體;連續(xù)波激光振蕩;被動(dòng)調(diào)Q激光運(yùn)目錄摘要IAbsⅡact一II第一章引言111研
6、究意義和背景112國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)l13本文的主要研究?jī)?nèi)容及論文的結(jié)構(gòu)安排2第二章Yb:CNGG和Yb:CLNGG晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)321晶體生長(zhǎng)方法簡(jiǎn)介22晶體的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)第三章Yb:CNGG晶體的連續(xù)波激光特性一531實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介532不同輸出耦合透過(guò)率對(duì)激光輸出的影響533不同長(zhǎng)度晶體的激光輸出特性比較9第四章Yb:CLNGG晶體連續(xù)波激光特性1441不同輸出耦合透過(guò)率對(duì)激光輸出的影響1442諧振腔參數(shù)對(duì)激光輸出特性的影
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