本科毕业论文--NDYAG陶瓷被动调Q激光器输出特性研究

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1、长春理工大学毕业设计(论文)任务书题目名称：ND:YAG陶瓷被动调Q激光器输出特性研究学生姓名：曲成明起止日期：2015.03–2015.06题目要求：简要介绍陶瓷激光器工作物质及被动调Q晶体特性。针对LD侧面抽运Nd:YAG陶瓷激光器进行了激光器谐振腔设计以及被动调Q参数优化，得出最佳谐振腔腔型结构并模拟Cr4+:YAG晶体初始透过率和被动调Q峰值功率，脉冲能量，脉冲宽度以及重复频率关系曲线。采用平平和平凹两种腔型，在一定泵浦条件下进行实验，在同样实验条件下利用相同尺寸和掺杂浓度的Nd:YAG单晶进行对比，得出结果。主要内容：窗体顶端窗体底端

2、窗体顶端窗体底端具体要求：1.开题报告中要阐述论文的研究目的、意义、国内外相关领域研究现状，及论文拟采取的研究方法和路线，其中文献综述不少于2000字，外文翻译不少于4000字，文献资料查询不少于12篇，外文文献不少于3篇。论文规范和字数要求按照长春理工大学毕业论文要求执行。2.成果形式：研究论文。明确LD侧抽运ND:YAG晶体的工作原理，利用MATLAB软件数值模拟热特性关系曲线。3.体现的专业训练要求：a.外语水平；b电子科学与技术专业领域必需的较宽的基础理论知识；c.文献检索、资料查询的基本方法，具有一定的科学研究和实际工作能力。指导教师

3、签字：系主任签字年月日论文开题报告（设计方案论证）1.本课题研究的目的、意义；2.国内外研究现状；3.拟采取的研究路线；4.进度安排；5.文献综述；6.外文文献翻译；1.研究目的、意义研究目的采用陶瓷晶体作为激光器工作物质,设计谐振腔并进行被动调Q参量优化。随后完成连续实验和被动调Q实验输出特性研究。研究意义在固体激光技术及其相关领域的发展中，固体激光工作物质的开发是研究基础和先导，对于产生高性能的激光振荡具有决定性的意义。探索优秀的激光材料并应用于研发新型激光器件始终是激光研究的发展方向。而陶瓷激光材料相对于晶体，无论是生产成本还是材料性能均

4、具有优势。陶瓷激光器可以超越相应晶体激光器的性能，拓展相应激光器的应用领域，近年来迅速发展的新型陶瓷是继单晶、玻璃之后又一值得瞩目的激光材料。2.国内外研究现状国外研究现状：2006年，美国利弗莫尔实验室（LLNL）采用Sm3＋包边Nd:YAG复合结构陶瓷热容激光器实现了5Hz、67kW激光输出，持续时间10s，Sm3＋掺杂包边Nd:YAG陶瓷的设计方案有效地抑制了ASE和参量振荡。2011年，Zhang等首次报道了LD抽运ND:YAG-CR4+:YAG复合晶体腔内三倍频率355nm被动调Q紫外激光器。实验中采用的工作物质是通过扩散键合技术制备

5、的ND:YAG-Cr4+:YAG复合晶体，复合晶体的尺寸为4mm×4mm×7mm，其中ND:YAG晶体长度为5mm，ND离子的掺杂浓度为1.0%；Cr4+:YAG晶体的长度为2mm，初始透射率为76%。在入射抽运光功率为7.2W时，获得最大输出功率为110mW，光－光转换效率为1.5%，Ｍ²＝2.95，获得的最小脉冲宽度为23.9ns，最高重复频率为19.6KHz，脉冲能量为5.6μJ，峰值功率为0.23kW。2012年，Zhu等报道了LD抽运的ND:YAG-Cr4+:YAG复合晶体V型腔被动调Q532nm绿光激光器.在入射抽运光功率为19.4

6、W的条件下，激光脉冲的平均输出功率为1.83W，脉冲宽度为93.2ns，重复频率为9.1kHz，峰值功率为2.16kw，光－光转换效率为9.4%。2013年，Dong等研制出了高效的Cr4+：YAG被动调QYb：YAG微片激光器。所采用Yb：YAG晶体的厚度为1.2mm，Yb3+的原子数分数为10%，Cr4+：YAG晶体的厚度为1.5mm，对1030激光的初始透射率为95%。国内研究现状：2004年，东北大学孙旭东采用固相反应法、1700℃真空烧结5h，制备了高透光的Nd∶YAG陶瓷，其在可见光区最大透光率63%，红外光区透光率接近70%。20

7、07年，又与中科院理化所、物理所合作将输出功率提高到10W。此外，潘裕柏课题组还制备出其它金属离子掺杂的高透光激光陶瓷，如: 5at %Yb，0.025at % Cr∶YAG陶瓷(透光率达75%，λ= 1100nm) 和Cr，Nd∶YAG透明陶瓷(红外波长段的透光率也达到了78%)。2014年苏艳丽等采用预泵浦方式，在激光二极管泵浦的Cr4+:YAG被动调Q微片激光器中获得重复频率连续可调、稳定振荡的激光脉冲输出，重复频率连续可调范围为2~28kHz，其单脉冲能量的稳定性优于±2.50%。其中，在重复频率为20kHz时，获得脉冲宽度为2.431

8、ns，单脉冲能量17.6μJ，消光比252:1的脉冲输出，其幅度不稳定度约为4.00%，重复频率不稳定度约为2.40%。采取的研究路线查阅资料方案设计