體光柵在Tm-YLF激光器上的應(yīng)用.pdf

1、2μm激光器的輸出波長(zhǎng)為大氣窗口，可應(yīng)用于激光雷達(dá)、激光醫(yī)療、激光測(cè)距、光電對(duì)抗等領(lǐng)域。同時(shí)，2μm激光可以作為光學(xué)參量振蕩器和光學(xué)參量放大器的泵浦源，從而實(shí)現(xiàn)3~5μm和8~12μm激光輸出。單摻 Ho激光器是常溫條件下高性能的2μm相干光源，而發(fā)射波長(zhǎng)在1.91μm的Tm:YLF激光器是單摻Ho激光器的理想泵浦源。本論文的主要工作是理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)對(duì)采用體光柵作為腔鏡的Tm:YLF激光器進(jìn)行研究，從而獲得窄線寬的1.91μm激光。

2、>　　理論方面，首先分析了Tm激光器運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制并建立了速率方程，分析了Tm系統(tǒng)的上轉(zhuǎn)換、再吸收以及基態(tài)損耗等效應(yīng)對(duì)激光晶體特性的影響。其次，介紹了體光柵的基本原理及材料特性。對(duì)體光柵的衍射理論進(jìn)行分析，并給出了體光柵衍射效率及反射帶寬度的表達(dá)式，通過數(shù)值模擬分析了反射式體光柵厚度及折射率調(diào)制對(duì)衍射效率的影響，并采用分光光度計(jì)測(cè)量了反射式體光柵的透射光譜。此外，從泵浦源、工作物質(zhì)、諧振腔三個(gè)方面對(duì) Tm:YLF激光器進(jìn)行設(shè)計(jì)，并討論了熱透鏡

3、效應(yīng)對(duì)諧振腔穩(wěn)定性及模式匹配的影響。
　　實(shí)驗(yàn)方面，首先利用體光柵作為Tm:YLF激光器的腔鏡，獲得了輸出功率6.02W、峰值半高寬0.3nm的1.91μm激光輸出，并比較分析了分別使用體光柵和傳統(tǒng)腔鏡時(shí)激光器的輸出特性。其次，通過實(shí)驗(yàn)分析了泵浦波長(zhǎng)、激光晶體溫度、輸出鏡透過率、腔長(zhǎng)等因素對(duì)激光器輸出特性的影響。再次，通過實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，采用鍍膜的體光柵，實(shí)現(xiàn)了10.0W的穩(wěn)定波長(zhǎng)的1.91μm激光輸出，相應(yīng)的光光轉(zhuǎn)換效率為32.1％