正交偏振转换增益开关型Nd_YVO4被动调Q激光器输出特性研究

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1、学号：S15010058硕士学位论文正交偏振转换增益开关型Nd:YVO4被动调Q激光器输出特性研究研究生姓名：李阳学科、专业：物理学二○一八年三月I分类号：TN248.1密级：可公开UDC：编号：正交偏振转换增益开关型Nd:YVO4被动调Q激光器输出特性研究STUDYONOUTPUTCHARACTERISTICSOFORTHOGONALPOLARIZATIONCONVERSIONGAIN-SWITCHEDNd:YVO4PASSIVELYQ-SWITCHEDLASER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

2、互作用申请学位级别：硕士指导教师：李述涛研究生：李阳论文起止时间：2016.09—2018.03IIIII摘要激光二极管泵浦Cr4+:YAG被动调Q激光器，不但具有效率高、使用寿命长、结构紧凑、体积小等特点，而且可以实现窄脉宽、高峰值功率的激光脉冲输出。在远距离测量、高速全息照相、激光制导及激光通信等领域具有广泛的应用。但是相对于主动调Q来说，Cr4+:YAG被动调Q可控性低，造成激光器输出脉冲稳定性差，特别是在高重复频率条件下远不如主动调Q激光器，大大限制了其应用范围。本论文针对这一问题对此进行深入研究，提出通过实现激光谐振腔内增益突变的方法来提高被动调Q激光器输出稳定性。设

3、计出正交偏振转换增益开关型Nd:YVO4被动调Q激光器，并开展了相关的理论模拟分析和实验研究。其主要内容可概括为如下几个方面：1.通过对影响被动调Q输出稳定性因素的研究。提出采用正交偏振转换增益开关实现腔内增益突变，准确控制Q开关的开启时间和开关速度，进而实现被动调Q激光器输出稳定性的提高。建立正交偏振转换增益开关型Nd:YVO4被动调Q的速率方程，运用Matlab程序对LD连续泵浦情况下的正交偏振转换增益开关型Nd:YVO4被动调Q激光器的输出特性进行了仿真分析。并模拟了泵浦速率对输出激光脉冲重复频率和脉冲宽度的影响。2.基于正交偏振转换增益开关型Nd:YVO4被动调Q激光器

4、实现的原理，设计实验方案，对激光晶体、泵浦源、LD耦合系统、电光晶体、可饱和吸收体进行合理的选择。利用谐振腔基本理论结合高斯光束ABCD传输矩阵理论，对正交偏振转换增益开关型被动调Q激光器谐振腔稳区模拟，选取合适的激光器谐振腔参数。3.搭建正交偏振转换增益开关型Nd:YVO4被动调Q激光器的实验装置，测量在不同泵浦功率条件下的输出功率、重复频率、脉冲宽度，实验获得了被动调Q稳定输出，其脉冲幅度波动性低于±2.4%，脉冲时间波动性低于±5%，重复频率的不稳定性低于1%，光光转换效率达到21.27%，斜效率为34%，重复频率的可调范围为7.8-49.16kHz，脉宽在26.28-4

5、9.79ns范围之内，单脉冲能量高达95.2μJ，峰值功率高达3.62kW。并在相同实验条件下与普通型被动调Q激光器输出参数作对比，从而验证正交偏振转换增益开关型激光器能够提高被动调Q激光器输出的稳定性。关键词：被动调QNd:YVO4晶体增益开关稳定性IVABSTRACTThelaserdiodepumpedCr4+:YAGpassivelyQ-switchedlasernotonlyhasthecharacteristicsofhighefficiency,longservicelife,compactstructure,smallvolumeandsoon,butalsoc

6、anrealizepulselaseroutputwithnarrowpulsewidthandhighpeakpower.Itiswidelyusedinthefieldsoflongdistancemeasurement,high-speedholography,laserguidanceandlasercommunication.ButCr4+:YAGpassivelyQ-switchedlaserhaslowcontrollability,whencomparedwithactiveQ-switchedlaserandwhichresultsinlowstability

7、ofthelaseroutputpulse.Especiallyinthecaseofhighrepetitionrate,thatisfarworsethantheactiveQ-switchedlaser.greatlylimitsthescopeofitsapplication.ThiswillgreatlylimitCr4+:YAGpassivelyQ-switchedlaser’sscopeofapplication.Thispaperaimstofurtherstudythisp