准连续激光二极管泵浦Yb:YAG/Cr4+:YAG被动调Q微片激光器研究

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稀薄燃烧是一种先进的内燃机燃烧技术，采用稀薄燃烧技术可以提高能源的燃烧效率，减少有害气体的排放，对于环境保护和能源的有效利用起着至关重要的作用。稀薄燃烧催发了内燃机激光点火技术的应用。能输出短脉宽、高峰值功率激光的被动调Q固体激光器近年来在内燃机激光点火技术领域取得了巨大进展。本文首先从课题的研究背景进行了介绍，并从基本原理和系统结构两方面对内燃机激光点火技术进行了概述，还对基于掺钕离子(Nd3+)或镱离子(Yb3+)激光材料和Cr4+∶YAG晶体的固体激光器在内燃机激光点火方面取得的研究进展进行了介绍。然后阐述了试验中选取Yb∶YAG晶体作为增益介质与Cr4+∶YAG晶体作为可饱和吸收体的光学特性和优势，以及选取准连续激光二极管作为泵浦源的优势。最后，基于准连续激光二极管，在室温下对Yb∶YAG/Cr4+∶YAG被动调Q微片激光器进行了实验研究。
　　用940 nm准连续激光二极管作为泵浦源，Yb3+掺杂浓度为10％、厚度为1.2mm的Yb∶YAG晶体作为增益介质，分别用初始透过率为95％、厚度为1.5mm和初始透过率为90％、厚度为0.5 mm的Cr4+∶YAG晶体作为被动调Q元件，系统研究了泵浦光强度、泵浦光脉宽、泵浦光重复频率、输出耦合镜的反射率以及可饱和吸收体的初始透过率和厚度对Yb∶YAG/Cr4+∶YAG被动调Q微片激光器输出激光性能的影响，获得了高性能的激光输出。在泵浦光峰值功率为12.3 W、脉宽为1.0 ms、重复频率为2 Hz的泵浦条件下，采用反射率为50％的输出耦合镜，在Cr4+∶YAG晶体初始透过率为95％、厚度为1.5 mm的情形下获得了输出能量为3.9 mJ、光-光转换效率为31.7％的高效率激光输出。在Cr4+∶YAG晶体初始透过率为90％、厚度为0.5 mm、输出耦合镜反射率为50％的情形下获得了脉冲能量为141.3μJ、脉宽为0.68 ns、峰值功率为207.3 kW的窄脉宽、高峰值功率激光输出。

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作者
杨林;
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作者单位

厦门大学;

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授予单位厦门大学;
学科电子与通信工程
授予学位硕士
导师姓名董俊;
年度 2015
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类固体激光器;测试、调整及其设备;
关键词
固体激光器; 被动调Q元件; 准连续激光二极管; 稀薄燃烧技术;

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