Nd-YAG-Cr4+-YAG復合晶體被動調Q激光器的性能研究.pdf

1、激光二極管泵浦的被動調Q固體激光器是一種可以實現(xiàn)短脈沖、高峰值功率、高重復頻率脈沖激光輸出的全固態(tài)激光器，具有效率高、體積小、價格低廉、壽命長和性能穩(wěn)定等優(yōu)點，在激光加工、激光點火、激光測距和高效非線性轉化等領域有著廣泛的應用潛力和前景，成為海內外學者研究的熱點。通過熱鍵合技術和陶瓷燒結技術將激光增益介質與可飽和吸收體鍵合到一起形成的被動調Q復合激光材料進一步降低了分離式激光增益介質和可飽和吸收體界面所造成的散射和反射損耗，降低了激光腔

2、的損耗;相對于雙摻自調Q激光材料而言，被動調Q復合激光材料可有效地減少熱透鏡效應，改善輸出激光的光束質量，增加轉換效率，而且可分別對增益介質和可飽和吸收體進行參數(shù)優(yōu)化來獲得優(yōu)化的復合激光材料。而且復合激光材料消除激光增益介質和可飽和吸收體之間的空氣間隙，避免在高峰值功率運行下產(chǎn)生的等離子體所造成的空氣擊穿導致激光晶體的損傷，保證激光器的穩(wěn)定運行。
　　本論文采用光纖耦合的LD作為泵浦源，Nd∶YAG/Cr4+∶YAG復合晶體作為激

3、光器的工作物質與可飽和吸收體，對Nd∶YAG/Cr4+∶YAG復合晶體進行端面泵浦，分析研究了被動調Q激光器的脈沖輸出特性。主要做了以下幾個方面的工作:本文首先介紹了激光二極管泵浦被動調Q固體激光器的應用前景，然后介紹了基于Nd∶YAG/Cr4∶YAG復合材料的被動調Q固體激光器的研究進展及其未來的發(fā)展趨勢。接著討論了典型被動Q開關材料Cr4+∶YAG晶體的特性以及調Q激光器的工作原理。最后通過實驗，系統(tǒng)地研究了工作物質材料、輸出耦合鏡

4、透過率和吸收泵浦光功率對Nd∶YAG/Cr4+∶YAG復合材料的激光特性（平均輸出功率、脈沖寬度、脈沖重復率、脈沖能量、峰值功率以及輸出激光光譜）的影響。
　　采用808nm激光二極管作為泵浦源，采用平-凹激光諧振腔，系統(tǒng)地研究了輸出耦合率對Nd∶YAG/Cr4+∶YAG被動調Q激光器激光性能的影響。在輸出耦合鏡透過率為15％時，Nd∶YAG/Cr4+∶YAG被動調Q激光器獲得了高效的脈沖激光輸出，斜率效率達37％。當吸收5.6W

5、泵浦光時，獲得了最高1.8W的平均功率輸出，光-光轉換效率為32％。同時獲得了最高的脈沖能量與峰值功率，此時輸出激光脈沖的寬度為27ns，重復率為26kHz，脈沖能量和峰值功率分別為68μJ和2.5kW。
　　此外還研究了Nd∶YAG/Cr4+∶YAG復合晶體微片激光器的激光性能，研究表明，在輸出耦合鏡透過率為60％，泵浦功率為2W時，獲得最窄脈沖脈寬1.3ns，峰值功率為20kW。同時在輸出耦合鏡透過率為40％，泵浦功率為4.6