單摻銩激光介質聲光腔倒空技術研究.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。單摻銩激光介質產生的2μm波段高重頻窄脈寬激光在激光雷達、大氣遙感等方面有一定應用價值。但是目前還沒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價值。本文對單摻銩激光介質的聲光腔倒空技術從理論和實驗兩個方面進行了研究。
　　從理論上分析了聲光調制器的工作原理，分析了衍射效率的影響因素，分析了空間聲場分布?；赥m3+的能級躍遷和速率方程，對聲光腔倒空光場建立階段進行了理論分

2、析，分析了腔內光子數(shù)和上能級粒子數(shù)的變化趨勢?；诼暪庹{制器衍射過程，分析了聲光腔倒空納秒級脈沖的產生過程，建立了聲光腔倒空光場倒空階段理論模型。從理論上研究了脈沖寬度與聲光調制器衍射效率、聲光調制器內光斑大小、聲光調制器內光子分布、超聲場上升時間、諧振腔腔長的關系?；谒俾史匠萄芯苛寺暪馇坏箍盏姆€(wěn)定性，分析了重復頻率、泵浦速率、單程損耗、諧振腔長度對聲光腔倒空穩(wěn)定性的影響。
　　首先進行了Tm:YAG晶體的聲光腔倒空實驗，晶體大

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

4、體大小33?3?16mm，摻雜濃度3.5%，泵浦功率40.3W。當泵浦光斑大小為720μm時，脈沖波形始終存在畸變；當泵浦光斑大小為800μm時，低泵浦功率脈沖無畸變，高泵浦功率脈沖有畸變；當泵浦光斑大小為1200μm時，脈沖幾乎無畸變。在1200μm泵浦光斑時，得到了重復頻率200kHz、脈沖寬度50ns、激光波長1989.8nm、平均功率1.28W的脈沖輸出。通過三組實驗研究對比了不同重復頻率條件下脈沖平均功率的變化，以及不同射頻寬