毕业论文--LD端面泵浦Tm：YLF连续激光器的输出特性分析

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1、LD端面泵浦Tm:YLF连续激光器的输出特性分析学院：理学院专业：光信息科学与技术班级：0801211学生：王敬洋指导老师：金光勇目录124绪论Tm:YLF激光器的基本理论晶体参数对激光器输出特性影响分析3输出镜透过率对激光器输出特性影响分析5总结第一章绪论2μm,大气窗口医学诊断和治疗激光成像光电对抗Tm:YLF环境监测遥感探测国外研究现状1991年，B.T.Mcguckin等人用二极管端面泵浦6%Tm，0.4%Ho:YLF调Q激光器，输出功率为84mW，光转换效率是42%，斜率效率是60%,重频为150Hz1999年，L.A.Pomeran等

2、人在室温下，用二极管激光器泵浦3%，Tm:YLF对于Tm:YLF，激光器的阈值是5.8W，输出波长是1.91μm。输出最大功率是21.8W，斜率效率是42%，光转化效率是37%。2002年，MulugetaPetrosaJirongYub等人采用“V"型折叠腔，二极管阵列脉冲泵浦Tm:YLF，，获得300mJ的1.9μm激光输出，斜率效率29%，光光转换效率20%。2005年，J.I.Mackenzie,S.So等比较了掺杂浓度分别2%,4%,6%的Tm:YLF晶体的激光性能晶体均为相同直径的棒，结果表明掺杂浓度为4%的晶体性能最为出色，斜率效率达

3、到43%。1993年上海光机所实现了激光二极管泵浦Tm,Ho双掺杂的2.0μm激光输出。安徽光机所进行了闪光灯泵浦的脉冲单纵模Cr,Tm,Ho:YAG激光器的研究。20092009年清华与哈工大的L.Huang，M.Gong等人在室温下使用二极管双面泵浦激光器，在泵浦功率为26.2W时，得到输出功率为5.6W，斜率效率高达37.8%。2011中科大和上海交大的程小劲,徐剑秋等人使用掺杂Tm浓度为3.5%的晶体,当泵浦功率为220W时,得到最大输出功率为50.2W，斜率效率为26.6%。2011哈工大光电子技术研究所正在进行二极管泵浦2μmTm：YL

4、F，固体激光器的研究,在液氮制冷的条件下,输出功率可达20W,斜率效率40%以上。国内研究现状20111993第一章绪论本论文研究目的：本论文对影响Tm:YLF激光器输出特性的各相关参数进行研究，模拟晶体长度，晶体掺杂浓度以及输出镜透过率对输出特性的影响，为研究Tm激光器提供理论依据。目录124绪论Tm:YLF激光器的基本理论晶体参数对激光器输出特性影响分析3输出镜透过率对激光器输出特性影响分析5总结第二章Tm:YLF激光器的基本理论1.Tm系统的上转换效应能量传递上转换效应是处于激光上能级的两个粒子相互作用，一个上能级粒子跃迁到下能级，释放的能量

5、被另一个粒子吸收，得到能量的粒子从激光上能级跃迁到更高的能级。第二章Tm:YLF激光器的基本理论2.Tm:YLF激光器速率方程图2-2Tm:YLF激光器低四位能级图第二章Tm:YLF激光器的基本理论由于：得到：第二章Tm:YLF激光器的基本理论最后：目录124绪论Tm:YLF激光器的基本理论晶体参数对激光器输出特性影响分析3输出镜透过率对激光器输出特性影响分析5总结第三章晶体参数对激光器输出特性影响分析对于LD端面泵浦Tm:YLF连续激光器，主要有晶体掺杂浓度、晶体长度、输出镜透过率对输出特性造成影响。(1)晶体长度对阈值功率的影响:Tm:YLF激

6、光器阈值功率表达式为第三章晶体参数对激光器输出特性影响分析通过文献总结:参数名称参数数值晶体吸收泵浦光的效率0.4862谐振腔的固有损耗0.05300K下，激光上能级的波尔兹曼因子0.517300K下，激光下能级的波尔兹曼因子0.1831.91μm发射截面cm2增益横截面积cm2激光上能级寿命11.2ms对780nm的吸收系数1.59cm-1第三章晶体参数对激光器输出特性影响分析设定晶体的掺杂浓度为4%，输出耦合镜透过率为26%经过模拟分析得：阈值功率随晶体长度的增大而增大。设定晶体长度分别为8mm，12mm，24mm时，阈值功率分别为:7.244

7、1W，7.2472W和7.2565W。图3-2阈值功率随晶体长度的变化关系第三章晶体参数对激光器输出特性影响分析(2)晶体长度对输出功率的影响设定晶体的掺杂浓度为4%，输出耦合镜透过率为26%，晶体长度分别为8mm，12mm，24mm。图3-3不同晶体长度下泵浦功率与输出功率的关系曲线由该图的模拟分析，为使得阈值较低，理论上得到的二极管端面泵浦结构的晶体最佳长度为8mm。但实际情况并非这样，这是因为晶体的长度还受到晶体掺杂浓度的影响。一般来说，晶体掺杂浓度越大，晶体的长度应该越小。第三章晶体参数对激光器输出特性影响分析(3)晶体掺杂浓度对阈值功率的

8、影响设定晶体长度为12mm，输出耦合镜透过率为26%经过模拟分析得：阈值功率随晶体掺杂浓度的增大而增大。设定晶体掺杂浓度分