半导体泵浦铷蒸气激光器理论研究

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1、国幽中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文半导体泵浦铷蒸气激光器理论研究2013年5月TheoreticalinvestigationondiodepumpedrubidiumvaporlaserByLinLiAThesisSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringInstituteofElectronics，ChineseAcadem

2、yofSciencesMay，2013研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院电子学研究所或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：抓日期：劢『弓．6，5关于学位论文使用权的说明本人完全了解中国科学院电子学研究所有关保留、使用学位论文的规定，其中包括：①电子所有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②电子

3、所可以采用影印、缩印或其他复制手段复制并保存学位论文；③电子所可允许学位论文被查阅或借阅；④电子所可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤电子所可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：孪琳日期：劢f弓．6。5导师签名：期：为B．莎．5摘要半导体泵浦碱金属蒸气激光器(DiodePumpedAlkalivaporLaser-DPAL)具有量子效率高，光束质量好，热效应小等特点，在航天、军事和工业等领域有广泛的应用前景，是一种具有巨大潜力的新型激光器。对此类激光器的阈值特性和输出特性进行深入的理论研究，具有较大的研究意义和价值。本文介绍了半导体泵浦碱金属

4、蒸气激光器的发展历史和特点，在深入分析和理解DPAL的激光产生机理及激光器光路设计的基础上，利用三能级速率方程理论，建立物理模型描述单端单程泵浦铷蒸气激光器的激光动力学过程，并结合具体参量，数值求解了铷原子有关能级粒子数密度等微观参量在铷蒸气室内的演化过程，研究了该类激光器的阈值特性和输出特性。理论计算了泵浦光及谐振腔诸参数对DPAL的阈值特性和输出特性的影响。通过上述研究工作，分析和总结了该类激光器的运行规律和参量最佳取值范围，理论计算结果与实验测量值进行了比较，两者符合较好。本文还利用热传导方程，粗略计算了单端单程泵浦铷蒸气激光器铷蒸气室内的温度分布。结果表明，由于泵浦光功率密度在铷

5、蒸气室长度方向上不断减小，铷蒸气室内的温度分布是不均匀的，并且泵浦光功率的增大会导致温度的整体升高。而高功率条件下，废热问题会影响DPAL的激光输出效率，因此为有效解决废热问题，应考虑流动增益介质进行散热。关键词：半导体泵浦，铷蒸气激光器，阈值特性，输出特性，温度分布。AbstractDiodePumpedAlkalivaporLaser-DPALhastheadvantagesofhighquantumefficiencyandgoodbeamquality,lessthermaleffectetc．Asanewclassoflaserdevice，DPALhasmanypotenti

6、alapplicationsinthefieldsofaeronautics，astronautics，militaryandindustry．HenceitisworthwhileandsignificanttotheoreticallyinvestigateonthethresholdandoutputcharacteristicsofDPAL．AbriefintroductiononthedevelophistoryofDPALanditscharacteristicswaspresented．Aftercomprehendingthemechanismandlasersystem

7、ofDPAL，webuiltamodelbasedonthethree-levelrateequations，whichcarlbeusedtosimulatethekineticprocessofanend-·pumpedsingle--passRbvaporlaser,tonumericallycalculatetheparticledensityofenergylevelsandotherparameters．Weusedth