全固態(tài)激光器熱激發(fā)泵浦和綜合泵浦技術(shù)研究.pdf

1、本文主要以全固態(tài)準連續(xù)可調(diào)諧鈦寶石激光器為泵浦源，結(jié)合四能級激光系統(tǒng)速率方程，分別研究了以Nd：YAG和Nd：YVO4晶體為激光增益介質(zhì)的固體激光器在熱激發(fā)泵浦／直接泵浦方式下的輸出特性。通過合理設(shè)計諧振腔結(jié)構(gòu)來獲得泵浦光和振蕩光較好的模體積匹配，最終獲得了1.06μm和1.3μm激光的高效輸出，并與傳統(tǒng)泵浦方式下的輸出特性進行了比較。通過實驗我們了解到傳統(tǒng)808nm泵浦方式具有光光轉(zhuǎn)換效率高，但產(chǎn)生熱量大，而熱激發(fā)泵浦/直接泵浦方式量

2、子效率高、產(chǎn)生熱量少但由于吸收較差導致光光轉(zhuǎn)換效率低。 結(jié)合以上兩種泵浦方式的特性，我們創(chuàng)新性地提出了“綜合泵浦”這種全新的固體激光器泵浦方式。力求在以上兩種泵浦方式的缺點（產(chǎn)生熱量大和泵浦光利用率低）之間找到一個最佳平衡點，從而使激光器在輸出功率下降不大的情況下可以獲得熱量的大幅度降低，這將更加有利于激光器的運轉(zhuǎn)，尤其是大功率全固態(tài)激光器。 本論文主要進行了以下工作： 1.從四能級速率方程出發(fā)，推導出了熱激發(fā)泵

3、浦／直接泵浦方式下激光器的輸出特性，同時進行了激光器內(nèi)熱量產(chǎn)生的計算； 2.考慮到激光器熱透鏡效應的基礎(chǔ)上，通過合理設(shè)計激光器諧振腔結(jié)構(gòu)來獲得泵浦光和振蕩光較好的模體積匹配； 3.在直接泵浦方式下，分別研究了不同摻雜濃度Nd：YVO4激光器1064nm和1342nm激光輸出特性。在入射泵浦功率2.1W，吸收1.7W的情況下，獲得了1.21W的1064nm激光輸出，光光轉(zhuǎn)換效率為57.6％，相對吸收泵浦功率斜率效率和閾值分

4、別為75.3％和200mw。實驗同時還測量了不同泵浦方式下晶體內(nèi)產(chǎn)生的熱量。當入射泵浦功率1.8W，吸收1.5W的情況下，獲得了0.743W的1342nm激光輸出，光光轉(zhuǎn)換效率為41.3％，相對吸收泵浦功率的斜率效率和閾值分別為64％和380mw。就我們所知，64％的斜率效率是目前最高的1342nm輸出效率； 4.在熱激發(fā)泵浦方式下，分別研究了Nd：YAG激光器1064nm和1319nm激光輸出特性。在入射泵浦功率1.15W，吸

5、收0.79W的情況下，獲得了0.4W的1064nm激光輸出，光光轉(zhuǎn)換效率為34.8％，相對吸收泵浦功率的斜率效率和閾值分別為67.3％和200mW。在入射泵浦功率2.26W，吸收1.55W的情況下，獲得了0.43W的1319nm激光輸出，光光轉(zhuǎn)換效率為19％，相對吸收泵浦功率的斜率效率和閾值分別為35.4％和353mW； 5.為綜合泵浦實驗搭建了兩臺全固態(tài)可調(diào)諧鈦寶石激光器，并以普通摻雜的Nd：YAG為激光增益介質(zhì)研究了綜合泵浦