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3 篇 学位论文

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3 篇 工学
- 3 篇 光学工程
- 3 篇 仪器科学与技术
- 3 篇 电子科学与技术（可...

主题

3 篇 主振荡-功率放大器...
1 篇 全固态连续波单频...
1 篇 光学参量振荡器
1 篇 bgse
1 篇 单纵模激光器
1 篇 ho:yvo4
1 篇 能量传输上转换
1 篇 被动调q
1 篇 zgp
1 篇 准三能级激光器
1 篇 ho:yag

机构

2 篇 哈尔滨工业大学
1 篇 山西大学

作者

1 篇 刘昆仑
1 篇 赵本瑞
1 篇 王瑞雪

语言

3 篇 中文

检索条件"主题词=主振荡-功率放大器"

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排序：

2微米Ho:YVO4单纵模激光器及放大器研究

2微米Ho:YVO4单纵模激光器及放大器研究

引用

作者：王瑞雪哈尔滨工业大学

学位级别：博士

2μm波段具有处于人眼安全波段、大气透过性能好等优点,被广泛应用在医疗、光电对抗和材料加工等各个领域。特别是2μm单纵模激光,具有频率稳定、线宽窄等优点。2μm单纵模固体激光器在光学参量振荡器、相干多普勒测风激光雷达等领域具... 详细信息

2μm波段具有处于人眼安全波段、大气透过性能好等优点,被广泛应用在医疗、光电对抗和材料加工等各个领域。特别是2μm单纵模激光,具有频率稳定、线宽窄等优点。2μm单纵模固体激光器在光学参量振荡器、相干多普勒测风激光雷达等领域具有广阔的应用前景。本论文以丰富产生和放大2μm单纵模激光的途径为目的,从理论和实验两方面对Ho:YVO4单纵模连续激光器、Ho:YVO4单纵模脉冲激光器和Ho:YVO4单纵模脉冲功率放大器进行了详细的研究。首先,本文介绍了近年来2μm单纵模固体激光器和放大器的研究进展。分析了不同掺杂离子和不同基质材料的2μm单纵模固体激光器的研究现状。分析了实现2μm单纵模连续固体激光器和2μm单纵模脉冲固体激光器的技术手段的特点并总结了研究现状。分析了掺Ho钒酸盐晶体作为增益介质,利用单向环形腔结构实现2μm单纵模连续激光输出和利用单向环形腔内插入被动Q实现2μm单纵模脉冲激光输出的优点。介绍了2μm掺Ho单纵模主振荡-功率放大器（MOPA）的研究现状,分析了利用MOPA结构实现Ho:YVO4单纵模脉冲激光功率放大的可行性。介绍了2μm Cr2+:Zn S晶体被动调Q固体激光器和2μm石墨烯被动调Q固体激光器的研究现状,分析了利用Cr2+:Zn S和石墨烯进行被动调Q的优点。对Ho:YVO4单纵模连续激光器进行了详细的理论分析。计算了Ho:YVO4晶体内的温度分布,分析了Ho:YVO4晶体的热效应。建立了Ho:YVO4单纵模连续激光器的速率方程模型,讨论了不同参数对Ho:YVO4单纵模连续激光器性能的影响,为Ho:YVO4单纵模连续激光器的实验研究提供理论依据。通过ABCD矩阵理论分析了Ho:YVO4单纵模连续激光器谐振腔的稳定性,计算了谐振腔内不同位置振荡光的束腰半径。对Ho:YVO4单纵模连续激光器进行了实验研究。介绍了1.94μm全光纤Tm光纤激光器的输出激光性能,分析了1.94μm全光纤Tm光纤激光器作为Ho:YVO4单纵模连续激光器的泵浦源的可行性;设计并实现了低驰豫振荡的37.8 W微型Tm:YAP固体激光器,分析了其作为Ho:YVO4单纵模连续激光器的泵浦源的可行性。介绍了对基于隔离器的单向环形腔单纵模激光器的原理。设计并实现了1.94μm全光纤Tm光纤激光器泵浦的Ho:YVO4单纵模连续激光器,利用隔离器和半波片获得了1.10 W的中心波长为2.0529μm的单纵模连续激光。将Ho:YVO4单纵模连续激光器与Ho:Gd VO4单纵模连续激光器性能进行了对比。对单向环形腔结构的Ho:YVO4单纵模被动调Q激光器进行了理论分析与实验研究。理论上,建立了单向运转的被动调Q激光器速率方程,分析了不同参数对Ho:YVO4单纵模脉冲激光器输出激光的脉冲宽度等特性的影响。实验上,利用Cr2+:Zn S调Q实现了平均输出功率为1.02 W,中心波长为2.0530μm,重复频率为67 k Hz,脉冲宽度为910 ns的Ho:YVO4单纵模Cr2+:Zn S调Q激光器;利用石墨烯调Q实现了平均输出功率为1.06 W,中心波长为2.0529μm,重复频率为93 k Hz,脉冲宽度为1332 ns的Ho:YVO4单纵模石墨烯调Q激光器。从理论和实验两个方面研究了两种Ho:YVO4单纵模脉冲功率放大器。理论上,分析了Ho:YVO4单纵模脉冲剩余泵浦功率放大器和Ho:YVO4单纵模脉冲两级功率放大器的激光输出特性。实验上,利用种子激光器的剩余泵浦激光作为放大器的泵浦激光,实现了平均输出功率为1.67 W,放大倍率为1.64倍的Ho:YVO4单纵模脉冲剩余泵浦功率放大器;利用两级放大的MOPA结构,实现了10.8 W的Ho:YVO4单纵模脉冲两级功率放大器,将单纵模脉冲种子激光的平均功率放大了一个数量级。

关键词：单纵模激光器 Ho:YVO4 被动调Q 主振荡-功率放大器

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高功率Ho:YAG MOPA及长波红外OPO激光系统研究

高功率Ho:YAG MOPA及长波红外OPO激光系统研究

引用

作者：赵本瑞哈尔滨工业大学

学位级别：博士

2μm波段及8-12μm波段同属于大气窗口范围和人眼安全范围,在激光制导、定向红外对抗、环境监测、激光医疗等诸多领域有非常重要的应用价值。特别是在军事方面,高平均功率、高重复频率、结构紧凑的2μm激光器和长波8-12μm激光器的需求... 详细信息

2μm波段及8-12μm波段同属于大气窗口范围和人眼安全范围,在激光制导、定向红外对抗、环境监测、激光医疗等诸多领域有非常重要的应用价值。特别是在军事方面,高平均功率、高重复频率、结构紧凑的2μm激光器和长波8-12μm激光器的需求越来越紧迫,因此有必要对2μm激光器及2μm泵浦长波8-12μm激光器进行研究。本论文以实现高平均功率的2μm激光输出以及长波8-12μm激光输出为目的,从理论及实验两个方面对双端泵浦Ho:YAG主振荡-功率放大器（MOPA）系统、2.1μm泵浦的长波ZnGeP2（ZGP）光学参量振荡器（OPO）和2.1μm泵浦的长波BaGa4Se7（BGSe）OPO进行了细致的研究。首先,本文介绍了近年来获取高功率2μm波段激光输出的主要方案,分析了各方案的优缺点,指出了研究Ho:YAG MOPA系统的必要性。此外,进一步介绍了目前常用的长波非线性晶体,讨论了ZGP和BGSe晶体在实现长波激光输出方面的优点和缺点,介绍了ZGP OPO和BGSe OPO在长波激光输出方面的研究进展,明确了研究长波ZGP OPO和长波BGSe OPO具有重要的意义。对Ho:YAG MOPA系统进行了理论分析。建立了双端泵浦Ho:YAG振荡器和放大器的速率方程,理论分析了不同参数对振荡器和放大器输出性能的影响。建立了主动调Q速率方程,分析了不同参数对Ho:YAG激光器输出的脉冲能量及脉冲宽度的影响。根据稳态热传输方程,理论分析了高功率泵浦情况下Ho:YAG晶体内的热分布情况。计算了Ho:YAG晶体内的等效热焦距,并通过将晶体分成多份的方式,分析了放大器中种子激光在Ho:YAG晶体内的光斑分布情况。根据Ho:YAG MOPA系统的理论分析,设计并实验了包括Ho:YAG振荡器、一级及二级Ho:YAG放大器的MOPA系统。振荡器在脉冲重复频率为10 kHz时获得了平均功率为55.1 W的2.1μm激光输出,输出激光的光束质量因子约为1.1。然后利用获得的2.1μm激光作为种子激光,讨论了不同参数对Ho:YAG放大器输出性能的影响,获得了平均功率为140 W的2.1μm激光输出,放大器的提取效率为60.1%。进一步对二级Ho:YAG放大器进行研究,讨论了不同种子激光功率对放大器输出功率的影响,得到了平均输出功率为231 W的2.1μm激光输出,对应的提取效率为60.7%,斜率效率为67.8%,光束质量因子小于1.1。对长波ZGP OPO进行了理论和实验研究。理论上,分别对I类和Ⅱ类ZGP OPO的相位匹配调谐曲线、光谱增益宽度、泵浦源的限制性条件、ZGP晶体的有效增益长度进行了分析,并讨论了不同参数对长波ZGP OPO输出性能的影响。在实验上,利用I类相位匹配的ZGP OPO获得了平均功率为3.3 W、重复频率为10 kHz、波长为9.7μm的激光输出,光光转换效率为3.3%,波长调谐范围为9.3-9.85μm,闲频光调谐范围内功率大于2.6 W。利用Ⅱ类相位匹配的ZGP OPO实现了平均功率为3.4 W、重复频率为10 kHz、波长为9.7μm的长波激光输出,光光转换效率为3.4%,闲频光的波长调谐范围为9.3-10.8μm,调谐范围内功率大于1.27 W。对Ⅱ类相位匹配长波BGSe OPO进行了理论及实验研究。计算了2.1μm泵浦BGSe OPO的相位匹配调谐曲线,并通过实验研究了Ⅱ类相位匹配BGSe OPO在闲频光波长为8.2-9.0μm范围内的波长调谐性能。对BGSe OPO的光谱增益宽度、泵浦源限制、BGSe晶体的有效增益长度进行了计算,并对2.1μm泵浦BGSe OPO的输出特性进行了数值分析,讨论了不同参数对长波BGSe OPO输出特性的影响。实验上,在闲频光波长为8.93μm处获得了平均功率为314 mW、重复频率为1 kHz的长波激光输出,对应斜率效率为7.4%,光光转换效率为3.5%,波长调谐范围为8.2-9.0μm。BGSe OPO的实验结果表明,BGSe晶体具备实现高功率和高效率长波激光输出的潜力,2.1μm泵浦BGSe OPO是实现长波激光输出的一种有效方案。

关键词： Ho:YAG 主振荡-功率放大器 ZGP BGSe 光学参量振荡器

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准三能级固体激光器中能量传输上转换系数的精确测量

准三能级固体激光器中能量传输上转换系数的精确测量

引用

作者：刘昆仑山西大学

学位级别：硕士

二极管泵浦的全固态连续波单频激光器具有输出激光线宽窄、噪声低、功率高、光束质量好等优良特性,已经被广泛应用于工业、国防、科学研究等领域。基于掺铒(Er3+)、掺钬(Ho3+)、掺铥(Tm3+)等准三能级增益介质的单频固体激光器可实现波... 详细信息

二极管泵浦的全固态连续波单频激光器具有输出激光线宽窄、噪声低、功率高、光束质量好等优良特性,已经被广泛应用于工业、国防、科学研究等领域。基于掺铒(Er3+)、掺钬(Ho3+)、掺铥(Tm3+)等准三能级增益介质的单频固体激光器可实现波长位于1.5μm、2μm、3μm等光纤通信波段和中红外波段的激光光源,是量子通信、激光雷达、光电对抗等领域亟需的光源。由于准三能级增益介质特殊的能级结构和跃迁特性,能量传输上转换（ETU）过程对增益介质的热效应、激光器运转的稳定性、激光转换效率等均会产生显著的影响。因此,为了对该类激光器进行准确的建模,进而指导实验优化,需要对增益介质的ETU系数进行精确的测量。然而,由于上述掺杂离子的能级结构丰富,该类激光器通常具有明显的波长跃变特性,导致目前常用于四能级增益介质ETU系数测量的相关方法均无法用于准三能级增益介质。为解决上述问题,本论文从准三能级激光器系统净增益光谱特性出发,根据速率方程模型,提出了一种新的测量ETU系数的方法。通过理论模拟和实验测量,精密测量了铒镱共掺四硼酸铝钇（Er,Yb:YAB）增益介质的ETU系数,为测量其它类似的准三能级激光增益介质的ETU系数提供了借鉴。此外,建立了考虑Er,Yb:YAB晶体的ETU效应的连续波单频1.5μm光放大器的理论模型,并设计了相关的实验系统。本论文第一章首先介绍了准三能级固体激光器的应用及近年来的研究进展,分析了不同掺杂和不同基质材料的准三能级固体激光器研究现状。其次,综述了已报道的增益介质ETU系数的测量方法,分析讨论这些方法的局限性。论文第二章介绍测量铒镱共掺激光系统ETU系数的理论模型。首先讨论铒镱共掺激光系统的主要能量过程,特别是ETU效应对Er,Yb:YAB固体激光器输出激光特性的影响。其次,根据提出的净增益谱理论对不同实验条件下的Er,Yb:YAB激光系统的波长跃变特性进行理论模拟。最后,建立速率方程模型,根据波长跃变特性以及实验参数与反转比例因子之间的函数关系,建立了测量ETU系数的方法。论文第三章介绍测量Er,Yb:YAB晶体ETU系数的实验装置及结果。通过设计搭建单向行波腔选模的全固态连续单频1.5μm激光器,基于提出的测量方法,实验研究了Er,Yb:YAB晶体的ETU系数随掺杂浓度、温度的变化关系。结果表明,在Er,Yb:YAB激光系统中,ETU过程的强度是Er3+和Yb3+共掺磷酸盐玻璃的5～35倍,且ETU效应随介质温度的上升而加强。论文第四章基于上述理论和实验结果,建立了考虑ETU效应的单频1.5μm光放大器的理论模型,设计了泵浦光单次穿过的Er,Yb:YAB连续波单频1.5μm光放大器。

关键词：能量传输上转换准三能级激光器全固态连续波单频1.5μm激光器主振荡-功率放大器

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