增益開關(guān)Cr2+-ZnSe激光器的研究.pdf

1、近年來(lái)，Cr2+:ZnSe激光器獲得了廣泛的關(guān)注。Cr2+:ZnSe激光器在2~3μm具有很寬的可調(diào)諧范圍，且它的吸收譜較寬，在泵浦源的選擇上較為靈活。高能量輸出的增益開關(guān)Cr2+:ZnSe激光器是光學(xué)參量振蕩器OPO理想的泵浦源。Cr2+:ZnSe激光器的輸出波長(zhǎng)處于大氣窗口波段，所以可以用于氣體檢測(cè)、激光雷達(dá)、光通信等方面。由于水分子和人體組織對(duì)此波段的激光有許多較強(qiáng)的吸收譜線，所以Cr2+:ZnSe激光器在醫(yī)療方面又有著重要的應(yīng)用

2、。本論文利用主動(dòng)調(diào)Q的Ho:YAG激光器作泵浦源，對(duì)增益開關(guān)的Cr2+:ZnSe激光器進(jìn)行了研究。
　　在理論部分，從Cr2+:ZnSe的能級(jí)結(jié)構(gòu)出發(fā)，給出了Cr2+:ZnSe激光器的速率方程模型，在模型中分析了信號(hào)光和泵浦光之間模式匹配等因素對(duì)激光器的激光閾值和輸出功率的影響。并對(duì)Cr2+:ZnSe晶體的熱透鏡效應(yīng)進(jìn)行了分析，討論了不同泵浦功率下晶體中的溫度分布，再根據(jù)熱致折射率系數(shù)，計(jì)算出了晶體中的折射率分布，并給出了晶體熱透

3、鏡效應(yīng)對(duì)光束傳輸影響的矩陣。介紹了增益開關(guān)脈沖的建立過(guò)程，并給出了增益開關(guān)的數(shù)值模擬所需的速率方程和邊界條件。
　　在實(shí)驗(yàn)部分，本論文首先利用摻Tm3+光纖激光器作泵浦源，對(duì)連續(xù)光的Cr2+:ZnSe激光器進(jìn)行了研究，考慮了熱透鏡效應(yīng)在連續(xù)激光器中的影響。為了抵消熱透鏡的影響，設(shè)計(jì)了三鏡折疊腔和四鏡折疊腔，并用Matlab計(jì)算了三鏡腔和四鏡腔的穩(wěn)定區(qū)間，并計(jì)算了熱透鏡效應(yīng)對(duì)晶體中心光斑半徑的影響，以及四鏡腔中腔長(zhǎng)對(duì)晶體中心光斑半徑

4、的影響。利用摻Tm3+光纖激光器泵浦，搭建了三鏡腔和四鏡腔，分別獲得了最高4.58W和3.67W的輸出功率。
　　利用主動(dòng)調(diào)Q的Ho:YAG激光器做泵浦源，對(duì)增益開關(guān)Cr2+:ZnSe激光器進(jìn)行了研究，研究了在2kHz和5kHz的泵浦頻率下的輸出功率和能量，分別可以輸出最高5.5W和5.4W，對(duì)應(yīng)的脈沖能量分別為2.75mJ和1.08mJ，斜率效率分別為19.6％和19.4%。探究了輸出激光脈沖波形和泵浦能量的關(guān)系，并探究了輸出激