基于Tm摻雜激光晶體被動調(diào)Q速率方程理論研究.pdf

1、激光二極管(LD)泵浦的被動調(diào)Q固體激光器，具有全固化、體積小、重頻高、脈寬窄等優(yōu)點。其產(chǎn)生的高重頻、窄脈寬脈沖激光在遠程測量、三維成像、環(huán)境監(jiān)測等很多領域都具有廣泛的應用。LD泵浦的高重復頻率、高平均功率2μm激光，由于人眼安全和大氣穿透性好等特點，在遙感探測、激光測距、相干多普勒雷達和醫(yī)學等領域有重要的應用前景。 本論文采用Cr2+：ZnSe飽和吸收體作為被動調(diào)Q激光器的調(diào)Q晶體，理論研究基于Tm摻雜激光晶體被動調(diào)Q固體激光

2、器的脈沖運轉(zhuǎn)特性。在考慮飽和吸收體激發(fā)態(tài)吸收的前提下，建立了Cr2+：ZnSe被動調(diào)Q摻Tm3+激光器的耦合速率方程組。在腔內(nèi)光場分布為平面波近似的條件下，通過對速率方程組求解，明確地給出了被動調(diào)Q脈沖的能量、峰值功率和脈寬等參量的解析表達式，直觀地描述了脈沖運轉(zhuǎn)特性隨系統(tǒng)參數(shù)的變化規(guī)律，并進行了詳細的數(shù)值研究。為了更精確的分析調(diào)Q激光脈沖特性，進一步考慮了腔內(nèi)光場、增益介質(zhì)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度、調(diào)Q晶體Cr2+：ZnSe的基態(tài)和激發(fā)態(tài)粒子數(shù)

3、密度的空間分布，對速率方程組做了必要的修正。通過數(shù)值求解修正的速率方程組，得到了增益介質(zhì)、調(diào)Q晶體和諧振腔的相關參數(shù)，以及ωp/ωι，等對輸出激光脈沖的影響。 根據(jù)Cr2+：ZnSe被動調(diào)Q的Tm3+，Ho3+共摻固體激光器的抽運與調(diào)Q機理，建立了簡化的被動調(diào)Q激光速率方程組。針對不同的抽運光強，數(shù)值模擬了脈沖運轉(zhuǎn)的時間動力學過程及輸出脈沖波形。研究了Tm3+，Ho3+共摻激光晶體的輸入飽和特性，分別在考慮Tm3+—Ho3+上轉(zhuǎn)