無序型石榴石晶體Yb-CNGG的連續(xù)波與被動調(diào)Q脈沖激光特性研究.pdf

1、固體激光器在各個領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用。增益介質(zhì)是激光器核心要素之一，激光晶體作為固體激光器的增益介質(zhì)，一直是研究的重點領(lǐng)域。目前應(yīng)用最廣、技術(shù)最成熟的激光晶體為石榴石系列的YAG晶體。近年來，摻鐿無序型石榴石晶體Yb:CNGG越來越引起人們的關(guān)注。該晶體具有較高的熱導(dǎo)率，相當(dāng)于玻璃的三倍，YAG晶體的三分之一。此外，Yb:CNGG晶體具有無序結(jié)構(gòu)，存在很強的非均勻加寬和能級分裂，因而具有很寬的吸收譜和發(fā)射譜。系統(tǒng)地研究這類晶體的激光性質(zhì)對

2、發(fā)展新型全固態(tài)激光器具有重要意義，本論文利用簡單的平凹諧振腔，以高亮度光纖耦合半導(dǎo)體激光器作為泵浦源，對不同諧振腔長度、不同輸出鏡透過率、不同波長泵浦的Yb:CNGG晶體連續(xù)波和GaAs調(diào)Q脈沖激光特性做了較為全面、系統(tǒng)的實驗研究。
　　在935 nm泵浦下，實現(xiàn)了Yb:CNGG晶體的連續(xù)波激光運轉(zhuǎn)。當(dāng)選取超過輸出鏡曲率半徑3 mm的腔長時，激光效率最高，表明該晶體熱效應(yīng)比較嚴重。對比不同透過率條件下的激光運轉(zhuǎn)，得到T=5％為最佳

3、透過率。比較935 nm和975 nm兩種波長泵浦，975 nm泵浦獲得的激光效率明顯優(yōu)于935 nm泵浦。此現(xiàn)象與Yb:CNGG晶體對975 nm的吸收截面更大有關(guān)；975 nm泵浦時，泵浦光與振蕩光的光子能量更接近，熱損耗更少，因此效率更高。
　　以GaAs晶體作為可飽和吸收體，全面、系統(tǒng)地研究Yb:CNGG晶體的被動調(diào)Q脈沖激光特性。對比不同透過率下Yb:CNGG的連續(xù)波和GaAs被動調(diào)Q激光輸出特性，連續(xù)波振蕩時，低透過率

4、激光效率更高；調(diào)Q運轉(zhuǎn)時高透過率效率更高。比較不同腔長的激光運轉(zhuǎn)，在連續(xù)波運轉(zhuǎn)時，l=103 mm的腔型比l=53 mm的腔型獲得的激光效率更佳；在調(diào)Q運轉(zhuǎn)時，l=53 mm的腔型所產(chǎn)生的脈沖序列更穩(wěn)定、脈沖能量也更大。同時，從實驗和理論兩方面，系統(tǒng)地分析Yb:CNGG/GaAs激光器的調(diào)Q過程。在975 nm波長泵浦下，利用平凹腔實現(xiàn)了GaAs被動調(diào)Q激光運轉(zhuǎn)，獲得了穩(wěn)定的激光脈沖序列。得到的最高脈沖重復(fù)頻率可達166.7 kHz，對