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LD抽运1.54um铒镱共掺磷酸盐玻璃激光器的上转换研究

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第一章 绪论

第一节 1.54μm 铒镱共掺固体激光器简介

1.1.1 1.54 μm铒镱共掺固体激光器的原理

1.1.2 1.54 μm铒镱共掺固体激光器的发展

1.1.3 1.54 μm铒镱共掺固体激光器的应用

第二节 铒镱共掺磷酸盐玻璃中的上转换发光

1.2.1 铒镱共掺磷酸盐玻璃中离子的相互作用

1.2.2 铒镱共掺磷酸盐玻璃中的上转换过程

1.2.3 激光器中上转换效应的研究意义

第三节 本论文主要研究内容

第二章 铒镱共掺磷酸盐连续激光器的上转换效应研究

第一节 考虑上转换效应的1.54μm连续激光器理论模拟

第二节 上转换效应对连续激光影响的理论研究

2.2.1 上转换效应对连续光泵浦阈值的影响

2.2.2 上转换效应对连续光输出功率的影响

第三节 连续激光输出的实验

2.3.1 连续激光的实验装置

2.3.2 实验结果及讨论

第四节 本章小结

第三章 铒镱共掺磷酸盐被动调Q激光器的上转换效应研究

第一节 考虑上转换和泵浦高斯分布的调Q激光器理论模拟

第二节 上转换效应对调Q激光理论上的影响

3.2.1 上转换效应对脉冲各参数(Pmax,FW,E)的影响

3.2.2 上转换效应对脉冲重复频率的影响

第三节 1.54μm调Q运转实验验证

3.3.1 铒镱共掺被动调Q激光器实验装置

3.3.2 调Q实验结果与分析

第四节 本章小结

第四章 全文总结

参考文献

致谢

个人简历

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摘要

激光二极管抽运1.54μm铒镱共掺固体激光器具有具有结构紧凑、效率高、成本低等优点。由于其输出波长处于人眼安全波段,这种激光器在人眼安全探测和医疗检测等方面方面具有广泛的应用前景,因而受到了学术界和工业界的广泛关注。然而Er离子的能级非常丰富,Er-Yb共掺磷酸盐玻璃中离子间存在复杂的上转换跃迁过程,如:激发态吸收、共协上转换等。这些上转换效应不仅消耗了大量的抽运功率,对激光增益性能有很大的影响,因此研究上转换过程对Er-Yb共掺磷酸盐玻璃激光器的影响是非常必要的。
   本文研究了上转换效应对1.54μmLD端面抽运铒镱共掺固体激光器的影响。首先分析了980nm光泵浦下铒镱共掺磷酸盐玻璃中的主要能级跃迁过程和上转换发光过程,确定了其中直接影响激光上能级粒子数的上转换跃迁,即激发态吸收上转换和共协上转换。然后在考虑上转换跃迁过程和泵浦光分布的前提下,建立了LD端面抽运铒镱共掺磷酸盐玻璃连续和调Q激光器的速率方程模型,从理论上对上转换效应对1.54μm激光的影响进行了研究。结果表明对于连续激光,上转换效应增加了泵浦阈值,降低了输出功率和激光的斜率效率,它对连续光阈值和输出功率的影响会随着腔长、损耗、输出镜透过率等的变化而变化。对于调Q激光器,上转换效应对单脉冲参数(脉冲能量、峰值功率、脉冲宽度)的影响是可以忽略的。上转换效应对调Q激光器的影响主要是会明显降低脉冲的重复频率。
   实验上,我们分别设计了激光连续运转和调Q运转实验。在连续光实验中我们测量了泵浦阈值和输出功率随腔长的变化及激光输出和泵浦输入的关系,在调Q实验中我们测量了不同腔长和不同泵浦功率下的单脉冲参数和重复频率。实验结果与考虑上转换的理论计算结果比较符合,理论与实验的对照说明了理论模型的正确性和研究此类激光器时考虑上转换的必要性。

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