NdYAG被动调Q 1.06 μm脉冲串激光及放大技术研究

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1、硕士学位论文Nd:YAG被动调Q1.06μm脉冲串激光及放大技术研究RESEARCHONPASSIVELYQ-SWITCHEDBURST-PULSE1.06μmNd:YAGLASERWITHAMPLIFICATIONTECHNIQUE周益平哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN249学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开工学硕士学位论文Nd:YAG被动调Q1.06μm脉冲串激光及放大技术研究硕士研究生：周益平导师：李旭东副教授申请学位：工学硕士学科：物理电子学所在单位：光电子信息科学与技术系答辩日期：2018年6月授

2、予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN249U.D.C:535DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONPASSIVELYQ-SWITCHEDBURST-PULSE1.06μmNd:YAGLASERWITHAMPLIFICATIONTECHNIQUECandidate:ZhouYipingSupervisor:AssociateProf.LiXudongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecial

3、ity:PhysicalElectronicsAffiliation:Dept.ofOptoelectronicsInformationScienceandTechnologyDateofDefence:June,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要高重复频率、大单脉冲能量的激光器系统在激光雷达、激光加工、激光诊断等领域有着迫切的应用需求。脉冲串激光器与振荡+放大结构（MasterOscillatorPowerAmplif

4、ier,MOPA）相结合在一定程度上解决了由于热效应导致的大单脉冲能量与高重复频率不能兼顾输出的问题。本论文通过对脉冲串激光的产生与放大技术的研究，在一定泵浦区间内(~ms)实现了高重频、窄脉宽、大能量的脉冲激光输出。本文首先介绍和对比了多种被动调Q技术的原理与特点，阐述了Cr:YAG晶体作为可饱和吸收体的优势；根据速率方程理论分析了Cr:YAG晶体作为可饱和吸收体的调Q过程。建立了放大级速率方程，详细讨论了理想矩形脉冲条件下增益的变化情况。实验测量了Nd:YAG晶体的吸收光谱，采用YAG/Nd:YAG/Cr:YAG键合晶体作为增益介质与Q

5、开关，研究了879nm半导体激光器（LaserDiode,LD）与885nmLD对键合晶体泵浦时振荡级的输出性能。当使用885nmLD作为泵浦源时，最窄脉宽为1.4ns；泵浦能量为124.6mJ时，在1ms的泵浦区间内得到了86个子脉冲，脉冲串能量、单脉冲能量、脉冲宽度、峰值功率、光-光转换效率分别为20.5mJ、238.0J、2.0ns、119.0kW、16.5%，利用刀口法测得水平和竖直方向的光束质量分别为M22x=2.9、My=2.8，光斑分布对称。对脉冲串激光进行多级放大实验研究，经过一级单程放大后，脉冲串能量、单脉冲能量、脉冲宽

6、度、峰值功率分别为50.9mJ、592.0μJ、2.0ns、296.0kW；一级双程放大后脉冲串能量、单脉冲能量、脉冲宽度、峰值功率分别为117.0mJ、1.4mJ、1.9ns、715.8kW。二级放大后，脉冲串能量、单脉冲能量、脉冲宽度、峰值功率分别达到409.4mJ、4.8mJ、1.9ns、2.5MW。放大后的脉冲宽度与重复频率基本与种子光保持一致，由于增益饱和效应的作用脉冲稳定性随着放大级数的增加逐步得到改善，最终获得了变异系数为5.0%的脉冲串激光输出。关键词：激光放大；被动调Q；直接泵浦；脉冲串；键合晶体I哈尔滨工业大学工学硕士学

7、位论文AbstractHigh-repetition-rate,high-pulse-energylasersarewidelyneededinmanyfieldssuchaslaserradar,laserprocessingandlaserdiagnostics.Becauseofthethermaleffect,highrepetitionrateandlargepulseenergyrestricteachother,wichcanbesolvedbycombingpulse-burstlaserwithmasteroscillat

8、orpoweramplifier(MOPA)together.Byresearchingonthegenerationandamplificationoflaserpulsebu