單摻銩激光介質(zhì)聲光腔倒空技術(shù)研究.pdf

1、聲光腔倒空是一種獲得高重頻窄脈寬激光輸出的技術(shù)。單摻銩激光介質(zhì)產(chǎn)生的2μm波段高重頻窄脈寬激光在激光雷達(dá)、大氣遙感等方面有一定應(yīng)用價(jià)值。但是目前還沒(méi)有單摻銩激光器方面的聲光腔倒空研究，因此具有一定的研究?jī)r(jià)值。本文對(duì)單摻銩激光介質(zhì)的聲光腔倒空技術(shù)從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面進(jìn)行了研究。
　　從理論上分析了聲光調(diào)制器的工作原理，分析了衍射效率的影響因素，分析了空間聲場(chǎng)分布?；赥m3+的能級(jí)躍遷和速率方程，對(duì)聲光腔倒空光場(chǎng)建立階段進(jìn)行了理論分

2、析，分析了腔內(nèi)光子數(shù)和上能級(jí)粒子數(shù)的變化趨勢(shì)。基于聲光調(diào)制器衍射過(guò)程，分析了聲光腔倒空納秒級(jí)脈沖的產(chǎn)生過(guò)程，建立了聲光腔倒空光場(chǎng)倒空階段理論模型。從理論上研究了脈沖寬度與聲光調(diào)制器衍射效率、聲光調(diào)制器內(nèi)光斑大小、聲光調(diào)制器內(nèi)光子分布、超聲場(chǎng)上升時(shí)間、諧振腔腔長(zhǎng)的關(guān)系?；谒俾史匠萄芯苛寺暪馇坏箍盏姆€(wěn)定性，分析了重復(fù)頻率、泵浦速率、單程損耗、諧振腔長(zhǎng)度對(duì)聲光腔倒空穩(wěn)定性的影響。
　　首先進(jìn)行了Tm:YAG晶體的聲光腔倒空實(shí)驗(yàn)，晶體大

3、小37?7?1.5mm，摻雜濃度3.5％，泵浦功率19.47W時(shí)，得到了重復(fù)頻率200kHz、脈沖寬度54ns、波長(zhǎng)2013.3nm、平均功率595mW的脈沖輸出。然后進(jìn)行了Tm:YAG陶瓷的聲光腔倒空實(shí)驗(yàn)，晶體大小33?9?1.5mm，摻雜濃度4%，泵浦功率9.77W時(shí)，得到了重復(fù)頻率200kHz、脈沖寬度31ns、波長(zhǎng)2012.6nm、平均功率180mW的脈沖輸出，但是脈沖波形出現(xiàn)畸變。最后進(jìn)行了Tm:YAP晶體的聲光腔倒空實(shí)驗(yàn)，晶

4、體大小33?3?16mm，摻雜濃度3.5%，泵浦功率40.3W。當(dāng)泵浦光斑大小為720μm時(shí)，脈沖波形始終存在畸變；當(dāng)泵浦光斑大小為800μm時(shí)，低泵浦功率脈沖無(wú)畸變，高泵浦功率脈沖有畸變；當(dāng)泵浦光斑大小為1200μm時(shí)，脈沖幾乎無(wú)畸變。在1200μm泵浦光斑時(shí)，得到了重復(fù)頻率200kHz、脈沖寬度50ns、激光波長(zhǎng)1989.8nm、平均功率1.28W的脈沖輸出。通過(guò)三組實(shí)驗(yàn)研究對(duì)比了不同重復(fù)頻率條件下脈沖平均功率的變化，以及不同射頻寬