LD泵浦3微米Er固體激光器輸出特性研究.pdf

1、2.5-3μm中紅外波段的激光在激光醫(yī)療技術(shù)、遙感技術(shù)、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)以及光電對(duì)抗等方面的應(yīng)用前景十分誘人，尤其是涉及被水強(qiáng)吸收和要求對(duì)生物組織穿透深度只有幾微米的方面。在高濃度摻 Er情況下，Er激光介質(zhì)發(fā)射波長(zhǎng)在3μm附近的波段內(nèi)，恰好處于水的吸收峰附近。本文分析了Er激光介質(zhì)3μm附近波段的光譜，包括摻雜濃度為50at.％的Er:YAG晶體和摻雜濃度為10at.%的Er:YAG陶瓷。另外對(duì)摻雜濃度為30at.%的Er:YSGG晶體的

2、光譜也做了簡(jiǎn)單說(shuō)明。在此基礎(chǔ)上，對(duì)LD端面泵浦的高摻Er:YAG晶體和陶瓷的輸出特性展開(kāi)了研究。
　　本文首先介紹了Er:YAG晶體的物理特性，之后簡(jiǎn)單分析了Er3+的能級(jí)結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，對(duì) Er:YAG晶體的吸收光譜和熒光光譜進(jìn)行了計(jì)算，得出吸收截面和發(fā)射截面，進(jìn)一步計(jì)算還得到了增益截面和增益系數(shù)并對(duì)此進(jìn)行了分析。另外，利用J-O理論計(jì)算了Er:YAG晶體的光譜參數(shù)，包括電偶極躍遷的振子強(qiáng)度，自發(fā)發(fā)射躍遷幾率，熒光壽命，躍遷熒

3、光分支比以及積分發(fā)射截面等。對(duì)Er:YAG陶瓷的光譜進(jìn)行分析的方法與Er:YAG晶體類(lèi)似。然后，以熱傳導(dǎo)方程為基礎(chǔ)，建立了單端泵浦的柱狀熱分析模型，從理論上計(jì)算和模擬了Er:YAG晶體和Er:YAG陶瓷激光介質(zhì)內(nèi)的溫度分布，然后分析了它們的熱應(yīng)力和最大泵浦功率。最后，分析了Er3+的能級(jí)躍遷并討論了摻雜濃度對(duì)輸出波長(zhǎng)的影響。在此基礎(chǔ)上，建立了包括速率方程在內(nèi)的Er:YAG固體激光器理論模型，進(jìn)一步討論了摻雜濃度的影響，并數(shù)值模擬了各種參