無序型石榴石晶體Yb-CNGG和Yb-CLNGG激光特性研究.pdf

1、摘要經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，固體激光器己在許多不同領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在目前已存在的眾多激光介質(zhì)中，以YAG為代表的石榴石系列晶體仍占據(jù)主導(dǎo)地位。近年來，Yb摻雜的無序型石榴石晶體(包括Yb：CNGG和Yb：CLNGG)引起了人們的很大關(guān)注。由于晶體中相同晶格位置上可以允許多種類型的離子存在，從而產(chǎn)生多樣的無序結(jié)構(gòu)，這使得這類晶體存在強(qiáng)烈的非均勻加寬和能級(jí)分裂，從而具有很寬的吸收譜和發(fā)射譜。同時(shí)該類晶體還具有相對(duì)較高的熱導(dǎo)率，相當(dāng)于YA

2、G晶體的三分之一左右。該類晶體在上世紀(jì)八十年代首次生長(zhǎng)出來，但是由于缺乏合適的泵浦源，并且受到鍍膜技術(shù)的限制，使得這類晶體只獲得了較低功率的連續(xù)波激光輸出，沒有發(fā)揮出該晶體所具有的潛力。本工作以光纖耦合輸出的高亮度半導(dǎo)體激光器作為泵浦源，對(duì)Yb：CNGG和Yb：CLNGG兩種無序石榴石晶體的連續(xù)波和被動(dòng)調(diào)Q激光特性開展了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)中利用一個(gè)簡(jiǎn)單的平凹諧振腔，在半導(dǎo)體激光器端面泵浦條件下，實(shí)現(xiàn)了室溫下Yb：CNGG晶體的高效率連

3、續(xù)波激光運(yùn)轉(zhuǎn)。所產(chǎn)生的最大輸出功率為515W，對(duì)應(yīng)的光光轉(zhuǎn)換效率為46％，而斜率效率達(dá)到80％。與以前所報(bào)道的該晶體的激光實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較，本工作所獲得的激光輸出功率和轉(zhuǎn)換效率均有很大提高。利用相同的諧振腔和泵浦源，同樣實(shí)現(xiàn)了Yb：CLNGG晶體的高效率連續(xù)激光振蕩。實(shí)驗(yàn)中所產(chǎn)生的最大激光輸出功率為50W，對(duì)應(yīng)的光光轉(zhuǎn)換效率為65％，斜率效率高達(dá)83％。比較兩種晶體的連續(xù)波激光輸出特性參數(shù)發(fā)現(xiàn)，Yb：CLNGG晶體具有更高的光光轉(zhuǎn)換效率。

4、原因可能在于，CLNGG晶體中由于“的引入降低了晶體中陽離子空位的濃度，一方面提高了晶體的光學(xué)質(zhì)量，另一方面減少了陽離子空位在激光運(yùn)轉(zhuǎn)過程中帶來的負(fù)面影響。以Cr4：YAG為可飽和吸收體，在室溫下實(shí)現(xiàn)了兩種無序晶體Yb：CNGG和Yb：CLNGG的高效率被動(dòng)調(diào)Q脈沖激光運(yùn)轉(zhuǎn)。長(zhǎng)度為351Tlnl的Yb：CNGG晶體產(chǎn)生的脈沖激光的平均輸出功率為20W，對(duì)應(yīng)的斜率效率為56％，脈沖寬度為95ns，脈沖能量為1667U，峰值功率為175kW

5、。在相同的實(shí)驗(yàn)條件下長(zhǎng)度為314mm的Yb：CLNGG晶體產(chǎn)生的脈沖激光的平均輸出功率為31W，斜率效率為65％，對(duì)應(yīng)的脈沖寬度，脈沖能量和峰值功率分別為95ns，1330U和140kW。通過比較，可以發(fā)現(xiàn)Yb：CNGG晶體在脈沖能量和峰值功率方面比Yb：CLNGG晶體要高，表明Yb：CNGG晶體具有更大的能量?jī)?chǔ)存本領(lǐng)。關(guān)鍵詞：無序型石榴石晶體；Vb激光晶體；連續(xù)波激光振蕩；被動(dòng)調(diào)Q激光運(yùn)目錄摘要IAbsⅡact一II第一章引言111研

6、究意義和背景112國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)l13本文的主要研究?jī)?nèi)容及論文的結(jié)構(gòu)安排2第二章Yb：CNGG和Yb：CLNGG晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)321晶體生長(zhǎng)方法簡(jiǎn)介22晶體的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)第三章Yb：CNGG晶體的連續(xù)波激光特性一531實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介532不同輸出耦合透過率對(duì)激光輸出的影響533不同長(zhǎng)度晶體的激光輸出特性比較9第四章Yb：CLNGG晶體連續(xù)波激光特性1441不同輸出耦合透過率對(duì)激光輸出的影響1442諧振腔參數(shù)對(duì)激光輸出特性的影