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)測以及光電對抗等方面的應(yīng)用前景十分誘人，尤其是涉及被水強吸收和要求對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。另外對摻雜濃度為30at.%的Er:YSGG晶體的

2、光譜也做了簡單說明。在此基礎(chǔ)上，對LD端面泵浦的高摻Er:YAG晶體和陶瓷的輸出特性展開了研究。
　　本文首先介紹了Er:YAG晶體的物理特性，之后簡單分析了Er3+的能級結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，對 Er:YAG晶體的吸收光譜和熒光光譜進(jìn)行了計算，得出吸收截面和發(fā)射截面，進(jìn)一步計算還得到了增益截面和增益系數(shù)并對此進(jìn)行了分析。另外，利用J-O理論計算了Er:YAG晶體的光譜參數(shù)，包括電偶極躍遷的振子強度，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Er:YAG陶瓷的光譜進(jìn)行分析的方法與Er:YAG晶體類似。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+的能級躍遷并討論了摻雜濃度對輸出波長的影響。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