[硕博论文][光学]2μmCr，Tm，Ho：YAG固体激光器的理论与实验研究

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1、西北大学硕士学位论文2umCr,Tm,Ho：YAG固体激光器的理论与实验研究姓名：杨凯中请学位级别：硕士专业：光学指导教师：白晋涛20080610摘要随着2屮n激光在激光遥感、激光测距、光谱分析、大气环境监测、空间通讯以及军事方面应用的不断扩展，其重要性越来越明显。特别是近二十年来，可以产生2屮n激光的Cr,Tm,Ho:YAG固体激光器越发引起人们极大兴趣，这种激光器被认为是相千多普勒测风雷达、差分吸收雷达和激光测距机等系统的理想光源。本论文从理论和实验两个方面对Cr,Tm,Ho:YAG固体激光器进行了研究和探索。理论方面，本文从Cr,Tm,Ho三掺晶体光谱吸收特性、离子间能量转移

2、过程及准三能级运转方式对CTH:YAG激光器的工作特性进行了理论分析。对Cr,Tm,Ho三掺固体激光器所需用到的氤灯泵浦系统、聚光腔以及光学谐振腔的结构和工作原理进行了详细的阐述，而且本文还就重复脉冲泵浦情况下，固体激光器的温度分布进行了讨论，最后简要分析了常用水冷系统的工作过程。实验方面，本论文根据实验需求先对实验中所需各种设备进行了有针对性的选取，由上面的理论分析，我们最终选择平一平腔，进行了实验研究，而且对于谐振腔的输出镜我们分别选择透过率为10%、20%、30%的平平镜，通过各种腔镜的组合，蜃终得在20%的透过率时，单脉冲注入能量为98J,重复频率10HZ情况下，平均功率为

3、15.5W的2屮n激光输出，电光转换效率1.5%。论文最后对理论和实验方面所作的工作进行总结，并对实验中存在的和有待研究的问题提出建议。关键词：毎灯泵浦；2gm；准三能级系统；Cr,Tm,Ho:YAG；脉冲激光器AbstractMid-infraredlaseraremoreandmoreimportantwithwideningapplicationsinlaserremotesensing,lasertargetdetecting,spectraanalysis,atmosphericenvironmentmonitoring,spacecommunicatingandsome

4、applicationsinmilitary.Codopedtrivalentrare-earthionsCr,Tm,Holasergetswidespreadinterestduringthedecadeyears.ThelaseristhoughttobeaideallasersourceforcoherentDopplerlidar,differentialabsorptionlidar(DIAL),laserrange-Finder.Thispaperinvestigatesandexploresboththeoreticallyandexperimentalyinthef

5、ieldofthexenonlamp•side-pumpedCr,Tm,Ho:YAGlaserandinitsrelativefields.Theoretically,theoperationcharactersoftheCTH:YAGlaserhavebeenanalyzedfromthecrystalabsorptionspectrumcharacters,energytransferamongtheionsandquasi-three-leveloperation.Structureandworkingprincipleofthexenonlamp-pumpedsystems

6、,pumpingcavityandopticalresonatorforCr,Tm,Hosolid-statelaserhadbeenilluminateddetailedly,andtemperaturedistributionofthesolid-statelaserswasdiscussedundertherepeatpulse-pumpedcircumstances.Finally,abriefanalysisofthewatercoolingsystemhasbeengiven•Experimentlly,Accordingtotheexperimentaldemand,

7、thispaperhasselectedinstrumentscarefully.Withaneyetotheabovetheoreticalanalysis,wechoseplane-parallelcavity・Fortheoutputmirrorofopticalresonator,weselectedtheplane-parallelminorwithtransmittanceof10%,20%,30%.throughacombinationofvarious