nd：luvo-%2c4-晶体性能及ld端面泵浦微片激光器的研究

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1、山东大学硕士学位论文摘要激光二极管泵浦固态激光器(Diod-PmnpedSolid—StateLasers，DPSSLs)由于具有泵浦效率高，光束质量好，输出稳定且全固化，结构简单等优点，在医学、军事、科研、工业等在许多领域被应用。新型激光材料是全固态激光器研究开发的重要组成部分。目前，钒酸盐系列晶体是得到应用的常见激光晶体，如Nd：YV04和Nd：GdV04有着优良的荧光和激光性质，在中小功率泵浦功率下，效率高于传统工作物质Nd：YAG晶体。Nd：LuV04是一种新型的激光晶体，用Lu”取代基质晶体当中的Y抖或Gd3+，降低了晶体生长的难度，使吸收带更宽，受激发射截面更大，因此也适合作为激

2、光二极管泵浦的增益介质．1996年，日本和俄罗斯科学家合作生长出了LuV04单晶(m18×38删m3)。2002年法国人C．Maunier等人用焰熔法生长了Nd：LuV04，并系统研究了其作为激光晶体的性能，实现了Nd：LuV04在1065rim处的激光输出。使用传统的Czochra／ski技术，我们课题组生长了质量、尺寸可以和Nd：YV04晶体相媲美的优质晶体(16×20x21mm3)。并报道了Nd：LuV04晶体采用大功率二极管激光器在1065nm处的连续和脉冲激光性能。在25W的泵浦功率下获得12．55W的1065rim连续输出，在18W的泵浦功率下获得5．42w的1065rim调Q输

3、出，两种工作方式的光一光转换效率分别达到50．2％和30．1％。本论文对Nd：LuV04激光晶体在小功率微片激光器中的性能进行系统的研究，同时与Nd：GdV04晶体作了对比实验，然后利用GaAs晶体进行调Q实验，以期开发出DPSSL的新器件。主要内容包括：1．简要介绍了DPSSL的主要性质、优点、应用及发展现状；对DPSSL中比较常见的几种固体激光材料进行综述；并简单介绍了几种常见的掺钕激光晶体。2．简单介绍了Nd：LuV04晶体的生长过程和生长方法，以及Nd：LuV04和Nd：GdV04晶体的结构与基本性质，并作比较。两种晶体是同晶型晶体，结构及许多性质都非常相似。区别在于Nd：LuV04

4、晶体比Nd：GdV04晶体有更大的发射截面和吸收截面，缺点在于热导率略低，但仍高于Nd：YV04晶体，所以Nd：LuV04山东大学硕士学位论文应该是一种性能优良的激光晶体。对Nd：LllV04晶体在室温下的吸收光谱和近红外荧光谱进行测试，并与Nd：GdV04晶体的吸收光谱和近红外荧光谱相比较，发现吸收峰和发射峰的位置以及相对强弱都非常相似。3．采用化学腐蚀法和同步辐射白光形貌术，对Nd：LuV04晶体的缺陷进行了系统的观察和研究，并通过测试晶体的摇摆曲线作了进一步验证。结合晶体生长探讨了缺陷的形成机制，为生长高质量晶体提供了依据。Nd：LuV04晶体的主要缺陷有小角晶界、包裹物、色心、开裂和

5、位错等。小角晶界是该晶体的主要缺陷，这种缺陷来源于籽晶、晶体生长和晶体加工。考虑避免或减少缺陷对于晶体器件的使用有着重要意义。通过对缺陷形成机制的分析，我们可以通过相应的解决措施来有效减少缺陷的形成。4．研究了Nd：LuV04晶体在不同配置下的室温拉曼光谱，探讨了拉曼散射与结构的对应关系。并与Nd：YV04和Nd：GdV04晶体的拉曼谱进行比较，进一步确定了三种钒酸盐晶体的结构相似性。5．从四能级速率方程出发，理论研究了LD端面泵浦固体激光器的输出特性，推导出了基频光输出功率、阀值泵浦功率和斜效率的表达式，研究了最佳激光晶体长度和输出镜透过率，讨论了最佳匹配模式。6．从实验上研究了LD端面泵

6、浦Nd：LuV04晶体和Nd：GdV04晶体小功率时1065rim的连续、脉冲激光输出。分别考察了Nd3+浓度为0．5％和1％，厚度为lmm和1．5mm，透过率为1％，2％，3％的Nd：LuV04晶体的连续1065rim激光的输出特性。发现在小于2W的泵浦功率下，掺杂浓度高(1％)、厚度较大(1．5ram)的晶体、透过率(T-1％)低的晶体具有较高的输出功率。在2W泵浦功率下，Nd：LuV04晶体基横模的最大激光输出可达到923mW，相应的光一光转换效率为45．8％，斜效率为52％。Nd：GdV04晶体在2W的泵浦功率下可得到860mW的TEM00基横模1065rim连续激光输出，光．光转换

7、效率为43％，最大激光斜效率达到57％。比较晶体样品，发现两种晶体在2W泵浦功率下的输出特性非常相似。在低功率泵浦微片激光输出方面，虽然Nd：LuV04晶体的输出低于Nd：GdV04晶体，但输出稳定的高质量基频模，并且从曲线的趋势看，在更大的功率下，Nd：LuV04晶体的输出斜效率有提高的趋势。当脉冲重复频率为100kHz和抽运功率为2W时，Nd：LuV04晶体的GaAs山东大学硕士学位论文被动调Q可以获得的