LD端面抽运双棒串接Tm_LuAG激光器研究

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1、学号：S15010066硕士学位论文LD端面抽运双棒串接Tm:LuAG激光器研究研究生姓名：姚梦溪学科、专业：物理学二○一八年三月分类号：TN248.1密级：可公开UDC：编号：LD端面抽运双棒串接Tm:LuAG激光器研究LDEND-PUMPEDDOUBLERODTANDEMTm:LuAGLASER学位授予单位及代码：长春理工大学(10186)学科专业名称及代码：物理学(070200)研究方向：激光及其与物质相互作用申请学位级别：硕士指导教师：吴春婷副教授研究生：姚梦溪论文起止时间：2016.10—2018.03摘要随着激光技术的不断发展，产生2μm激光波

2、段的LD抽运Tm3+激光器(DPSSL)凭借安全便携等自身优势而被广泛应用。本文以理论分析与实验研究相结合的方式对LD端面抽运双棒串接Tm:LuAG激光器展开研究。主要研究内容为：理论方面，基于LD端面抽运Tm:LuAG激光器速率方程模型，分析上转换效应、重吸收效应等对激光器输出的影响；基于LD端面抽运Tm:LuAG调Q激光器速率方程模型，分析激光器运转频率对激光器输出的影响；基于热传导理论，分析不同键合Tm:LuAG晶体内温度场分布，模拟单棒Tm:LuAG及双棒串接Tm:LuAG时的晶体热焦距情况。设计单棒Tm:LuAG激光器谐振腔、双棒串接Tm:LuA

3、G激光器热自补偿谐振腔、双棒串接Tm:LuAG调Q激光器热自补偿谐振腔，兼顾Tm:LuAG介质热焦距情况模拟谐振腔稳区范围，为后续实验作铺垫。实验方面，测量了Tm:LuAG晶体的热焦距和吸收率，在此基础上开展LD抽运Tm:LuAG激光器实验。首先开展LD端面抽运单端键合Tm:LuAG激光器实验研究，抽运28.8W，输出4.75W，斜效率19.08%，光-光转换效率22.7%；其次开展LD端面抽运双端键合Tm:LuAG激光器实验研究，抽运34.1W，输出5.75W，斜效率18.73%，光-光转换效率21.86%；再次开展LD端面抽运双棒串接Tm:LuAG激光

4、器实验研究，抽运40.1W，输出6.03W，斜效率15.89%，光-光转换效率13.0%；对比单棒与双棒串接Tm:LuAG激光器相同抽运功率时的激光输出，结果表明双棒串接Tm:LuAG热自补偿系统能够实现Tm:LuAG激光器输出功率的提高；最后开展LD端面抽运双棒串接Tm:LuAG调Q激光器实验研究，结果表明调Q100Hz时，激光器输出效果最佳，此时单脉冲能量5.25mJ，峰值功率9717W。关键词：端面抽运Tm:LuAG2μm激光器声光调QABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentoflasertechnology,theL

5、DpumpedTm3+laser(DPSSL)thatproducesa2μmlaserbandiswidelyusedduetoitsadvantagessuchassafetyandportability.Inthispaper,theoreticalanalysisandexperimentationwerecarriedouttostudytheLDend-pumpedTm:LuAGlaserswithtwocrystalrodsconnectedinseries.Themainresearchcontentsareasfollows:Theore

6、tically,basedontheLDend-pumpedTm:LuAGlaserrateequationmodel,theeffectsofupconversionandreabsorptioneffectsonthelaseroutputareanalyzed.BasedonLDend-pumpedTm:LuAGQ-switchedlaserrateequationmodel,theeffectoflaseroperatingfrequencyonlaseroutputisanalyzed.Basedontheheatconductiontheory

7、,thetemperaturefielddistributionindifferentbondedTm:LuAGcrystalswasanalyzed,andthethermalfocallengthofthecrystalswassimulatedwhenthesinglerodTm:LuAGanddoublerodsserieswithTm:LuAG.DesignedsinglerodTm:LuAGlaserresonator,doublerodseriesTm:LuAGlaserthermalself-compensatingresonator,do

8、ublerodseriesTm:LuAGQ-switchlaser