Nd-GYSGG晶體激光特性的研究.pdf

1、隨著激光技術(shù)的發(fā)展,以半導(dǎo)體激光器作為泵浦源的全固態(tài)激光器(DPSSL)因?yàn)榫哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、效率高、輸出穩(wěn)定和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)、醫(yī)療、軍事國(guó)防和科研等領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用,成為目前激光領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。Nd:GYSGG晶體是一種新型抗輻射晶體,它具有非常好的物理特性,與最常用的Nd:YAG晶體相比而言,具有較高的分凝系數(shù),易于生長(zhǎng)高質(zhì)量、高Nd3+摻雜濃度和大尺寸的激光晶體。研究Nd:GYSGG晶體的激光特性對(duì)于其在空間領(lǐng)域中的

2、應(yīng)用具有重要的意義。
　　本文的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)可以歸納如下:
　　1.研究分光光譜法、激光效率比較法以及閾值公式法三種方法測(cè)量晶體受激發(fā)射截面的原理以及優(yōu)缺點(diǎn),并且采用激光效率比較法和閾值公式法對(duì)Nd:GYSGG晶體在1.06μm處的受激發(fā)射截面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量。通過(guò)激光效率比較法測(cè)得的Nd:GYSGG晶體1.06μm處的受激發(fā)射截面為1.59×10-19cm2,而通過(guò)閾值公式法得到的值為1.50×10-19cm2,兩種方法得到

3、結(jié)果符合得很好。
　　2.對(duì)端面泵浦的Nd:GYSGG激光器在1058.4nm和1061.5nm處的雙波長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)特性進(jìn)行研究。當(dāng)吸收的泵浦功率為18.45W時(shí),Nd:GYSGG激光器的連續(xù)輸出功率高達(dá)10.1W,光-光轉(zhuǎn)換效率為55％,斜效率接近60%。同時(shí)研究了其聲光調(diào)Q特性,當(dāng)吸收的泵浦功率為11.4W時(shí),最大的單脈沖能量可達(dá)277μJ,脈沖寬度為60ns,相應(yīng)的峰值功率為4.6kW。
　　3.研究Nd:GYSGG晶體的4

4、F3/2→4I13/2能級(jí)躍遷產(chǎn)生的1.3μm波段處的激光運(yùn)轉(zhuǎn)特性。實(shí)驗(yàn)中,采用平-平諧振腔結(jié)構(gòu)和兩塊透過(guò)率不同的輸出鏡,得到1336nm處的單波長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)激光器以及1321nm和1336nm的雙波長(zhǎng)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)激光器,受注入的泵浦功率的影響,雙波長(zhǎng)輸出時(shí)有時(shí)也會(huì)有微弱的1330nm處的激光譜線出現(xiàn)。通過(guò)計(jì)算,Nd:GYSGG晶體在1336nm處的受激發(fā)射截面約為1321nm處的受激發(fā)射截面的1.12倍。當(dāng)注入的泵浦功率為13.5W時(shí),1336

5、nm單波長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)激光器的輸出功率可以達(dá)到1.98W,光-光轉(zhuǎn)換率為14.7%。
　　4.對(duì)Nd:GYSGG晶體在0.94μm處的激光特性進(jìn)行研究。在水冷裝置溫度為0 oC時(shí),實(shí)現(xiàn)了937nm單波長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)Nd:GYSGG激光器,輸出功率為0.8W,光-光轉(zhuǎn)換率為9.8%,斜效率為15.3%。在理論和實(shí)驗(yàn)上,進(jìn)一步研究了Nd:GYSGG晶體的邊界溫度對(duì)激光器的輸出功率及激光振蕩閾值的影響,并模擬了不同泵浦功率及不同邊界溫度下Nd:GYSG