ld泵浦1.5μm微型固体激光器的研究

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1、中文图书分类号：TN248密级：公开UDC：535学校代码：10005工程硕士学位论文M.E.DISSERTATION论文题目：LD泵浦1.5μm微型固体激光器的研究论文作者：张宇露领域：光学工程指导教师：雷訇副教授论文提交日期：2016年6月UDC：535学校代码：10005中文图书分类号：TN248学号：S201313038密级：公开北京工业大学硕士专业学位论文（全日制）题目：LD泵浦1.5μm微型固体激光器的研究英文题目：RESEARCHONLDPUMPED1.5μmMINIATURESOLIDSTATELASER论文作者：张宇露学

2、科专业：光学工程研究方向：能量光电子申请学位：工程硕士专业学位指导教师：雷訇副教授所在单位：激光工程研究院答辩日期：2016年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：张宇露日期：2016年6月4日关于论文使用授权的说明本人完全

3、了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：张宇露日期：2016年6月4日导师签名：雷訇日期：2016年6月4日摘要摘要波长为1.5μm的被动调Q固体激光器具备体积小、成本低、结构简单、光束质量好、对人眼安全等优点。其输出的纳秒级脉冲激光，可广泛应用于激光测距、光通信、光传感、医学等领域中，因此对该激光器的研究十分有意义。本文采用LD端面泵浦铒镱共掺磷酸盐玻璃被动调Q

4、的方式，得到1.5μm的脉冲激光输出。对该激光器进行了理论和实验研究，并实现其工程实用性。具体研究内容如下：1、理论分析Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃的发光特性。在考虑上转换效应的情况下，修正Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃的速率方程。将光场进行平顶分布近似和高斯分布近似，讨论上转换效应对激光输出的影响，并进行实验验证。2、通过计算分析得出影响被动调Q激光输出能量、脉宽的参数。根据Degnan被动调Q理论，得到激光输出单脉冲能量最大时输出镜反射率、增益介质长度、泵浦光斑半径的取值范围，为实验优化提供有效数据。3、基于计算模拟对整形透镜的

5、焦距进行选择。通过ZEMAX光学软件非序列模拟得到不同焦距下整形后泵浦光斑的半径、焦深、焦斑距离泵浦源的位置。结合被动调Q理论分析得出实验中整形透镜焦距选取的范围。泵浦光斑位置以及焦深，提供了增益介质的安放位置和可调谐范围，在实验优化中有效节约调节光路的时间。4、依据理论分析，对不同整形透镜焦距、增益介质长度、输出镜反射率进行大量优化实验，最终确定激光器各个参数。实验优化后获得单脉冲能量为132μJ，脉宽6ns，峰值功率20kW以上的人眼安全激光输出。该激光器光光转换效率为1.5%，激光中心波长为1535nm，线宽小于0.02nm，光束质

6、量因子M2约为1.3，激光输出的不稳定度小于4%。5、研究并实现增益介质与被动调Q晶体的键合。基于实验获得的参数对激光器整体结构进行设计，保证整机安装简单易行。并且对整机温度适应性等性能进行了测试，最终获得工程实用性强、可靠性高、微型化的人眼安全激光器。关键词：铒镱共掺磷酸盐玻璃；单脉冲能量；被动调Q；晶体键合；微型化；IAbstractAbstractWavelengthof1.5μmpassivelyQ-switchedsolid-statelasershavesmallsize,lowcost,simplestructure,goo

7、dbeamquality,eye-safeandotheradvantages.Theyoutputnanosecondpulselaser,thelasercanbewidelyusedinlaserranging,opticalcommunications,opticalsensing,medicaltreatmentandsoon.Ithassignificancetostudy1.5μmLD-pumpederbiumytterbiumco-dopedphosphateglassofpassiveQ-switchedlaser.In

8、thispaper,LDend-pumpederbium-ytterbiumco-dopedphosphateglassbypassivelyQ-switchedtogetthepulseof