ld泵浦3微米er固体激光器输出特性研究

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1、硕士学位论文LD泵浦3微米Er固体激光器输出特性研究STUDIESONOUTPUTPERFORMANCEOF3MICRONBANDER-DOPEDSOLIDSTATELASERSPUMPEDBYLD徐赛哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TN248.1学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开工学硕士学位论文LD泵浦3微米Er固体激光器输出特性研究硕士研究生：徐赛导师：鞠有伦教授申请学位：工学硕士学科：物理电子学所在单位：光电子信息科学与技术系答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Cla

2、ssifiedIndex:TN248.1U.D.C.:535DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringSTUDIESONOUTPUTPERFORMANCEOF3MICRONBANDER-DOPEDSOLIDSTATELASERSPUMPEDBYLDCandidate：XuSaiSupervisor：Prof.JuYoulunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PhysicalElectronicsA

3、ffiliation：DepartmentofOpto-electronicsInformationScienceandTechnologyDateofOralExamination：June,2015University：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要2.5-3µm中红外波段的激光在激光医疗技术、遥感技术、大气环境监测以及光电对抗等方面的应用前景十分诱人，尤其是涉及被水强吸收和要求对生物组织穿透深度只有几微米的方面。在高浓度掺Er情况下，Er激光介质发射波长在

4、3μm附近的波段内，恰好处于水的吸收峰附近。本文分析了Er激光介质3μm附近波段的光谱，包括掺杂浓度为50at.%的Er:YAG晶体和掺杂浓度为10at.%的Er:YAG陶瓷。另外对掺杂浓度为30at.%的Er:YSGG晶体的光谱也做了简单说明。在此基础上，对LD端面泵浦的高掺Er:YAG晶体和陶瓷的输出特性展开了研究。3+首先介绍了Er:YAG晶体的物理特性，之后简单分析了Er的能级结构。在此基础上，对Er:YAG晶体的吸收光谱和荧光光谱进行了计算，得出吸收截面和发射截面，进一步计算还得到了增益截面和增益系数并对此进

5、行了分析。另外，利用J-O理论计算了Er:YAG晶体的光谱参数，包括电偶极跃迁的振子强度，自发发射跃迁几率，荧光寿命，跃迁荧光分支比以及积分发射截面等。对Er:YAG陶瓷的光谱进行分析的方法与Er:YAG晶体类似。然后，以热传导方程为基础，建立了单端泵浦的柱状热分析模型，从理论上计算和模拟了Er:YAG晶体和Er:YAG陶瓷激光介质内的温度分布，然后分析了它们的热应力和最大泵浦功率。3+最后，分析了Er的能级跃迁并讨论了掺杂浓度对输出波长的影响。在此基础上，建立了包括速率方程在内的Er:YAG固体激光器理论模型，进一步

6、讨论了掺杂浓度的影响，并数值模拟了各种参数对Er:YAG固体激光器输出的影响。在完成这些理论分析后，设计了谐振腔并进行了初步实验。通过对单掺Er激光介质3μm波段光谱特性及输出性能的研究，发现输出较高功率、波长为2.94μm的激光所需要的条件是：较短的腔长、尽量低的腔内损耗、高反射率的输出镜，另外还要设法减小激光介质的热效应或增大激光介质所能承受的最大应力。同时，这些研究也为3µm波段相关激光器的研究提供了一定参考。关键词:3μm；LD泵浦；Er激光介质；光谱；输出性能-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文Abstrac

7、tApplicationssuchasmedicalapplications,remotesensing,atmospherepollutionmonitoring,andmilitarycountermeasurescanallbenefitfromthedevelopmentofthe2.5-3µmlasersources,especiallyinsituationswhichneedstrongabsorptionbywater,andshortpenetrationdepthsofafewmicrometers

8、intobiologicaltissue.WhentheconcentrationofErinthelasermediaishigh,theemissionwavelengthoftheErdopedmediaisnearthe3microns,whichisattheabsorptionpeakareasofwater.This