LD光纖耦合及其泵浦的被動(dòng)調(diào)Q鎖模激光特性研究.pdf

1、激光二極管(LD)泵浦的固體激光器具有全固化、體積小、泵浦效率高、光束質(zhì)量高、壽命長、穩(wěn)定性好及運(yùn)轉(zhuǎn)方式多樣化等優(yōu)點(diǎn)，在激光通訊、遙感探測(cè)、材料加工、光信息處理、激光醫(yī)療和軍事武器裝備等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，受到國內(nèi)外激光技術(shù)領(lǐng)域極大的關(guān)注。
　　 大功率半導(dǎo)體激光器列陣(Laser Diode Array，簡(jiǎn)稱LDA)具有光電轉(zhuǎn)換效率高、體積小、功率大、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。半導(dǎo)體激光器得到了越來越多的應(yīng)用，材料和器件的

2、水平也有了長足的進(jìn)展。但是，半導(dǎo)體激光器陣列存在固有缺點(diǎn)。典型的半導(dǎo)體激光器一維線陣列，其光束質(zhì)量在垂直與平行于PN結(jié)兩個(gè)方向上相差很大，這限制了它們的應(yīng)用。為了提高光束質(zhì)量，減少光束的發(fā)散性，必須對(duì)輸出光束進(jìn)行整形，形成小芯徑、小數(shù)值孔徑的高亮度光纖耦合半導(dǎo)體激光輸出。同時(shí)，光纖能夠?qū)崿F(xiàn)柔性傳輸，使用靈活方便。
　　 激光晶體增益介質(zhì)是激光器的核心部件，它的光學(xué)和物理特性決定了激光器系統(tǒng)的輸出特性。而其中摻釹離子的激光晶體由于

3、吸收波長在808nm附近，適合采用半導(dǎo)體激光器抽運(yùn)，作為增益介質(zhì)得到了廣泛研究。
　　 本論文根據(jù)半導(dǎo)體激光器及其列陣的光束特性，研制出了高效高功率的光纖耦合模塊。對(duì)條寬為lcm，發(fā)光區(qū)厚度為lnm的高功率半導(dǎo)體Bar條激光器，利用微光學(xué)元件(BTS和HOC)將19個(gè)發(fā)光單元的光束耦合進(jìn)芯徑為400um，NA=0.22的單根光纖中時(shí)，獲得了72％的耦合效率。采用光纖耦合輸出的激光二極管作泵浦源，用Nd:LuV04晶體作為激光工作

4、物質(zhì)，首次實(shí)現(xiàn)了LD泵浦Nd:LuV04晶體、SESAM被動(dòng)調(diào)Q鎖模1.0641μm激光運(yùn)轉(zhuǎn)。從理論和實(shí)驗(yàn)上分別對(duì)SESAM被動(dòng)調(diào)Q鎖模的Nd:LuV04激光脈沖輸出特性進(jìn)行了研究，測(cè)量了不同泵浦功率下的脈沖寬度、峰值功率和重復(fù)率；同時(shí)，考慮激活介質(zhì)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度、飽和吸收體基態(tài)粒子數(shù)密度以及泵浦速率的影響，給出了描述調(diào)Q鎖模激光運(yùn)轉(zhuǎn)特性的速率方程，通過計(jì)算機(jī)求解該方程組得到的脈沖寬度、峰值功率和重復(fù)率的理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的被動(dòng)調(diào)Q鎖