一、Cr~(4+):YAG晶体作为激光器增益介质的特性研究（论文文献综述）
唐瑞鑫[1]（2021）在《基于亚纳秒微片激光器的能量放大器的研究》文中研究指明高脉冲能量和窄脉冲宽度的激光放大器在激光加工、激光医疗美容和激光雷达等领域获得了广泛应用。种子源激光器与行波放大结构相结合的主振荡器功率放大（MOPA）技术,既能保证输出的脉冲激光相关特性（如脉宽和重复频率等）与种子源特性一致,又能实现激光输出能量的放大,因此MOPA技术成为激光放大器工程应用中的主要技术。本论文针对医疗美容中对亚纳秒级大能量激光放大器的需求,基于MOPA技术研制了一台采用亚纳秒微片固体激光器作为种子源的激光放大器。主要研究内容包括以下三部分:1.介绍了激光放大技术的原理与特点,阐述了微片固体激光器作为种子源的优点;根据理论方程分析了放大过程;研究了放大过程中的自激振荡和回程光对放大系统的影响,为后续研究提供理论支持。2.基于行波激光放大原理,通过选取种子源、泵浦源和激光增益晶体,设计了激光一级单程放大系统和一级双程放大系统。对激光放大系统进行了实验测试,并对影响性能的主要参数进行了分析。进入放大模块的种子源脉冲能量为180μJ,经过一级单程放大和一级双程放大后,脉冲能量分别达到了 12.45mJ、169.2mJ,放大过程中脉冲重复频率为10Hz。对放大过程自激振荡产生的能量和回程光能量实现了抑制,回程光能量从52mJ减小到了 1.3mJ,自激振荡产生的能量从43mJ减小到了 1.07mJ,有效的提高了放大过程中的能量转换效率。3.基于激光放大系统的测试结果,根据医疗美容领域的应用需求研制完成了一款亚纳秒激光放大器工程样机。激光放大器采用微片固体激光器作为种子源,种子源波长为1064nm,脉冲宽度为487.3ps,脉冲重复频率I0Hz,脉冲能量为180μJ。工程样机可实现波长1064nm和532nm的切换输出,其中脉冲重复频率10Hz、脉冲宽度496.4ps、脉冲能量为561mJ@1064nm和330mJ@532nm,输出的脉冲激光光斑能量分布均匀。
向秋玲[2]（2021）在《激光二极管泵浦连续和被动调Q Yb:Lu3Al5O12陶瓷激光器的研究》文中研究表明近红外激光二极管（LD）泵浦被动调Q激光器具有稳定性好、转换效率高、光束质量好和结构紧凑等突出优点,在生物医学、激光通信、军事武器和科学研究等领域具有广泛应用。掺Yb3+陶瓷激光材料兼备掺Yb3+材料和激光陶瓷两者的优点,在能级结构、上能级寿命、制备工艺和热机械性能等方面均具有显着优势,是1μm波段激光器的理想工作物质。本文对LD泵浦连续和被动调Q Yb:Lu3Al5O12（Yb:LuAG）陶瓷激光器在不同耦合输出透射率（T）下的输出特性开展了理论和实验研究。在理论方面,基于速率方程,数值模拟了T对连续和被动调Q Yb:LuAG陶瓷激光器输出特性的影响。首先,基于准三能级系统速率方程,数值模拟了1030 nm和1047 nm振荡模式的阈值泵浦功率、斜率效率、输出功率和光-光转换效率随T的变化情况。结果表明,随着T的增大,阈值泵浦功率和斜率效率逐渐增大,输出功率和光-光转换效率先增大后减小。其次,基于被动调Q速率方程,对T与1030 nm和1047 nm振荡模式的单脉冲能量、峰值功率、脉冲宽度和重复频率的关系进行了数值模拟。结果反映,随着T的增大,单脉冲能量和峰值功率逐渐增大,而脉冲宽度和重复频率缓慢减小。在实验方面,研究了LD泵浦连续和被动调Q Yb:LuAG陶瓷激光器在不同T下的输出特性。在连续运转下,当T=1.6%、2.5%、5%、7.5%和10%时,激光器的输出波长均位于1047 nm附近,T=10%时获得最大输出功率为2.53 W。当T=15%时,激光器的输出波长位于1031 nm附近,最大输出功率为3.11 W。在被动调Q运转下,以半导体可饱和吸收镜（SESAM）作为Q开关,分别在T=1.6%和T=7.5%下研究了被动调Q Yb:LuAG陶瓷激光器的输出特性。当T=1.6%时,激光器的输出波长约为1047 nm,最高平均输出功率为0.85 W,对应的光-光转换效率为9.21%,斜率效率为8.43%。被动调Q激光的脉冲宽度为1.18μs、重复频率为112.63 k Hz、单脉冲能量为7.81μJ和峰值功率为6.41 W。当T=7.5%时,激光器的输出波长约为1031 nm,最高平均输出功率为1.47 W,对应的光-光转换效率为15.85%,斜率效率为19.04%。被动调Q激光的脉冲宽度、重复频率、单脉冲能量和峰值功率分别为1.10μs、250.50 k Hz、5.98μJ和5.01 W。
丁伟[3]（2021）在《全固态高重频高偏振MOPA激光器的研究》文中指出高重频、高偏振的1064nm全固态激光器在激光测距、光电对抗、激光精细加工等领域具有广泛应用。传统的全固态固体激光器（DPSSL）在抽运功率增加时,晶体受热效应和退偏效应的影响,导致光束质量因子变差和偏振度下降,限制了激光器的输出功率。主振荡级-功率放大级（MOPA）结构是实现高功率、高重频、高偏振全固态激光输出的有效手段。针对这一问题,本文对全固态高重频高偏振的MOPA激光器展开实验研究。本文分别采用声光调Q和被动调Q Nd:YVO4激光器作为本振级,选择LD端面泵浦Nd:YVO4的方式作为放大级,实现了高重频、高偏振的激光输出。论文综述了高重频高偏振度MOPA结构激光器的国内外研究现状,介绍了高重频高偏振度MOPA结构激光器的相关理论。在主振荡级激光器理论基础上,设计了LD端面泵浦Nd:YVO4激光器为主振荡级结构,在自由运转状态实现了7W高偏振度激光输出,光-光转换效率为38.90%。通过在腔内置入声光调Q器件,在重复频率90k Hz时,实现4.9W高重频高偏振度激光输出,光-光转换效率为27.40%,脉冲宽度89.60ns;在重复频率10k Hz时,激光输出功率2.18W,脉冲宽度最为40.20ns。窄采用Cr4+:YAG被动调Q方法,在初始透过率T为95.57%时,最大输出功率为2.21 W,脉冲宽度为67.60ns,重复频率为144.36k Hz。在初始透过率近似相同情况下,对比研究了单Cr4+:YAG晶体和双Cr4+:YAG晶体串接的被动调Q激光器输出特性,分别获得了9.56k Hz和7.88k Hz重复频率激光输出,脉冲宽度分别为23.60ns和21.80ns。设计了LD端面泵浦Nd:YVO4激光放大器,在7W自由运转状态,通过单级单端LD端面泵浦放大,获得了11.9W的偏振激光输出,放大级能量提取效率为27.44%。在声光调Q重复频率为90k Hz时,通过放大实现了8.9W的偏振激光输出,放大级能量提取效率为16.24%。在被动调Q情况下,研究了单级LD单端泵浦和单级LD双端泵浦放大,功率为2.21W的种子光经过单级单端LD泵浦放大,获得了4.2W的高重频高偏振激光输出,放大级能量提取效率为7.07%。2.21W种子光经过单级双端LD泵浦放大,获得了4.8W的高重频、高偏振激光输出,放大级能量提取效率为6.79%。
董璐璐[4]（2020）在《新型Nd:SrLaAlO4晶体的激光特性测量及在甲烷检测中的应用研究》文中研究表明自世界第一台红宝石激光器诞生以来,激光器件已在国家安全、前沿科学研究、大气监测、医学治疗及精密工业加工等领域展现出不可替代性。全固态激光器因体积小、稳定性高等特点,在高脉冲能量、高峰值功率品质要求方面成为激光器件研究的重点。不同的激光运转方式对激光增益介质提出的要求不同,如高功率连续波激光器要求增益介质具有较大的发射截面和较高的热导率;调Q激光器要求其具有较长的上能级寿命;超快激光器要求其具备超宽的增益带宽等。因此,探索和研究具备优异物化、机械、光谱等特性的新型激光增益介质的研究工作成为材料和激光技术领域的研究热点之一。本论文以新型Nd:SrLaAlO4晶体为研究对象,通过探索生长工艺,制备出了高质量单晶,全面测量其热学和光谱等物化性质,系统地研究了 Nd:SrLaAlO4晶体连续波、调Q、宽带可调谐及飞秒激光器件特性。在此基础上,利用光参量振荡技术（OPO）,实现了中红外波段可调谐激光输出,并通过搭建气体检测系统,实现了对大气中CH4浓度的高准确度快速检测。取得的研究成果如下:（1）探索晶体生长工艺,制备了高质量Nd:SrLaAlO4单晶,对晶体的热学及偏振光谱特性进行了系统测量与表征。通过对密度、比热、热膨胀和热扩散等系数的测量,计算得到晶体热导率为4.67 W/（m·K）,该数值接近商用Nd:YVO4晶体的热导率;测量了晶体的偏振吸收和发射光谱,并利用J-O理论计算得到其偏振吸收和发射截面,该晶体在1.07μm处其受激发射截面为5.5× 10-20cm2,发射半峰宽约为34 nm。测量结果表明,Nd:SrLaAlO4晶体是一种优异的激光增益介质,适合于波长可调谐和超快激光器件。（2）研究了 Nd:SrLaAlO4晶体的连续波及调Q激光输出特性。在连续波激光运转下,测量得到最大输出功率为3.54 W,光-光转换效率达到46.4%。以Cr4+:YAG晶体作为可饱和吸收体,实现了重复频率48.5 kHz,脉冲宽度12.6 ns的调Q脉冲激光输出;利用液相剥离法制备了新型ReSe2可饱和吸收镜,测量其Raman光谱、AFM微观形貌及非线性可饱和吸收特性,并实现了多层ReSe2可饱和吸收的高重频脉冲激光输出,测量得到最高脉冲重复频率和最短脉冲宽度分别为553 kHz和109 ns,表明二维ReSe2电子-空穴的超快驰豫时间有利于产生高重复频率脉冲激光。（3）系统测量了 Nd:SrLaAlO4晶体可调谐激光的波长调谐范围及输出功率。在输出镜透过率为3%时,获得了 1063-1095 nm的调谐激光输出,调谐范围达到32 nm,最高输出功率为1.49 W。实验结果表明通过双折射滤光片来调节腔内不同纵膜损耗,Nd:SrLaAlO4晶体可以实现稳定的双波长及三波长激光输出,从而在差频产生太赫兹波方面具有很好的应用潜力。（4）研究了 Nd:SrLaAlO4晶体超快激光输出特性。通过合理设计谐振腔结构,优化腔内色散补偿量,成功实现了 Nd:SrLaAlO4晶体飞秒超快激光输出,测量得超短脉冲宽度为458 fs,最大输出功率为520 mW,脉冲重复频率为78.5 MHz。（5）以Nd:SrLaAlO4晶体调Q激光作为泵浦源,搭建了中红外波段激光气体检测系统,成功实现了大气中CH4气体浓度的高准确度、快速检测。测得大气中甲烷的平均浓度为1.90ppm,标准差为0.03 ppm。此外,该中红外波长可调谐激光光源还可以进一步实现对其他气体（CO、CO2等）的浓度检测。
胡星[5]（2020）在《大芯层尺寸Yb：YAG晶体波导激光器特性研究》文中进行了进一步梳理采用无胶热键合制备的全晶体材料矩形波导激光器是实现小体积、高亮度、紧凑型激光器的有效途径,是未来固体激光器发展方向之一。本文主要围绕无胶热键合制备的矩形晶体波导激光器开展研究,包括晶体波导结构设计,制备工艺和激光输出实验三部分,具体工作包括:（1）晶体波导结构设计中,通过采用折射率匹配和模式竞争的方法将现有40-60μm基模芯层扩大到332μm,并且保证好的光束质量输出。其中,在微小折射率差测量方法研究的基础上,通过采用折射率匹配,即选择1at.%的Yb:YAG为芯层材料、0.5at.%的Er:YAG为内包层材料与芯层材料匹配,折射率差可减小到4×10-6,将现有40-60μm晶体矩形波导单模芯层扩大到185μm,为常规YAG作为内包层设计的5倍。考虑晶体波导为有源器件,提出并引入模式竞争的方法设计晶体波导芯层尺寸,基模输出的芯层尺寸扩大到332μm,为折射率匹配设计的1.79倍,为常规设计（40-60μm）的8倍。上述设计分别用解析法和模拟的方法进行了计算和分析,结果一致。设计了双包层晶体波导结构参数,其内包层厚度的上限依据吸收效率>95%的原则,确定尺寸为小于190μm;内包层厚度下限依据波导条件,确定尺寸为大于73μm。外包层厚度的设计没有特定要求,但需要保证足够的机械强度和较小的热应力。（2）在晶体波导的制备中,基于键合面缝隙闭合理论,给出了激光晶体的键合条件,即-R曲线,给出键合面需要满足的条件:粗糙度小于0.5nm,面形精度的PV值小于λ/20,峰值半径0.16-0.18mm的基本要求。通过不断的摸索,制定出了一套从预处理、研磨抛光、清洗、光胶、热处理、后处理的完整制备工艺。利用动态检测法及时发现工艺中出现各种问题,保证每一道工艺的精度和质量。最终经过4次键合制备出了大芯层尺寸的Yb:YAG/Er:YAG单包层晶体波导,经过8次键合制备出了Yb:YAG/Er:YAG/spinel双包层晶体波导,实现了同种和异种材料的大面晶体键合。（3）晶体波导激光输出特性研究中,主要针对大芯层尺寸晶体波导近衍射极限光束输出进行了实验验证。制备的大芯层尺寸晶体波导,芯层材料为1at.%Yb:YAG,截面尺寸320μm×400μm,内包层材料为0.5at.%的Er:YAG,截面尺寸为7mm×30mm,晶体波导长77mm。首先用该晶体波导搭建平平谐振腔激光器,在泵浦功率102.8W,吸收泵浦光53.6W时,获得输出功率26W,光光转化率为48.5%,测量输出功率26W时的光束质量M2=1.22×1.05,近衍射极限输出,实验结果和理论设计一致。在腔内插入Cr:YAG被动调Q晶体,实现了窄脉宽脉冲激光输出,在泵浦功率为58W时,吸收泵浦功率29W,输出能量0.36m J@20k Hz,脉冲宽度23ns,在输出功率7.2W时,测得光束质量为M2=1.12×1.06。采用电光主动调Q方式,实现了高峰值功率的脉冲激光输出,当泵浦功率为122W时,吸收泵浦功率60W,输出脉冲能量为1.3m J@10k Hz,对应光光效率22%,脉宽10ns。在继续升高泵浦功率的过程中发现了功率饱和现象,通过分析,推测晶体波导包层内可能出现寄生振荡,通过在晶体波导表面溅射一层红外吸收材料Ge,用于减少包层内形成的寄生振荡,在波导吸收泵浦功率68W时,获得脉冲能量1.75m J@10k Hz输出,对应的光光效率26%,测量脉宽和光束质量基本不变,验证了镀Ge材料抑制晶体波导寄生振荡的有效性,实现了峰值功率为175k W,亮度1304MW/cm2·sr,功率密度54.8MW/cm2,高于普通的光纤和固体激光器。
刘文宇[6]（2020）在《掺镱倍半氧化物固溶体混晶的生长及其光谱展宽性能研究》文中研究说明激光是20世纪最伟大的发明之一,激光的广泛应用已经彻底改变了人们的生活,带来了巨大的社会和经济效益。其中,超快超强激光是目前激光技术发展的重要方向之一。超快激光脉冲宽度短、峰值功率高的这些特性使其在诸多领域都有着广泛的应用。例如:短脉冲宽度在激发和测量固态、生物材料中的超快物理过程方面有着重要的应用;高峰值功率使其在精密加工、科研、医疗中有着重要的应用前景。无论超快激光的产生或放大,其关键要素都是激光增益材料,激光增益材料的光谱宽度决定了能够产生的脉冲宽度,其热学性能决定了可实现的激光功率和效率。因此,自20世纪60年代激光发明以来,对于新型激光增益材料的研究受到了广泛的关注。通常,增益材料的发光性能主要归因于激活离子,并受到基质晶体中的局部配位场的影响。而增益材料的热学性能主要是由基质晶体决定的,同时受到激活离子掺杂的影响。对于超快超强激光来说,具有宽的发射光谱可以实现较窄的脉宽,而具有高导热率和低声子能量的基质晶体则有利于获得高效及高功率激光输出。激活离子掺杂的倍半氧化物具有较高的热导率,是高功率超快脉冲激光的重要增益介质。然而,受限于其高熔点（2400℃）,其研究尚处于初始阶段,特别是对其结构与光谱性能的构效关系尚需揭示。本课题组长期从事倍半氧化物晶体的研究,并成功使用光浮区法（OFZ）生长了氧化镥（Lu2O3）单晶。本论文在此基础上,集中于Yb3+离子掺杂的新型倍半氧化物LuxSc2-xO3（0≤x≤2）和LuxY2-xO3（0≤x≤2）固溶体混晶中。从赝姜泰勒效应出发,结合电子-声子耦合效应,拓展了镱掺杂的倍半氧化物晶体的光谱宽度,其半峰宽约为Yb:YAG的三倍,波长范围可覆盖900～1200 nm范围,相关研究为倍半氧化物晶体乃至其他激光晶体的研究提供了有益借鉴。主要研究结果如下:1.倍半氧化物晶体的生长以及结构表征倍半氧化物晶体具有极高的熔点,超过2400℃,在前期研究基础上采用光学浮区法开展了系列晶体的生长研究,通过优化生长速度、转速、生长气氛、降温速率和后处理退火等实现了高质量的倍半氧化物单晶生长,解决了晶体生长过程中开裂、色心等缺陷问题。优化生长了1 at.%和5 at.%掺杂浓度的Yb:LuxSc2-xO3晶体,共十四个组分;1at.%掺杂浓度的Yb:LuxY2-x03晶体,共六个组分。晶体最大尺寸达到Φ 9.3×67 mm3。测试并分析了晶体的组分和单晶结构,揭示了其配位体、晶胞参数等系列结构信息。2.倍半氧化物晶体光谱性能及热学性能的研究晶体的光谱性能主要归因于激活离子,并且受到激活离子所处的配位环境的影响。通过对八面体配体的扭曲和声子振动与晶体成分之间关系的研究,发现局部配位场畸变所引起的非均匀展宽和电子-声子耦合效应引起的展宽是光谱展宽的主要原因,在组分为Yb:Lu1.5Sc0.5O3晶体中实现了最大的光谱展宽,在1035 nm附近光谱宽度达到28.2 nm,1080nm附近光谱宽度达到30.2nm;计算了偶极矩表征畸变电场对光谱的非均匀加宽的影响,通过低温测试,找到了其光谱宽度最大的晶体组分;在此基础上,通过计算了晶体离子性和基质质量差异因子,表征其电子-声子耦合效应导致的光谱展宽,找到了室温下的最优晶体组分。由于Lu3+离子和Yb3+离子的离子半径相近,因此Lu2O3晶体的热学性质对Yb3+离子掺杂浓度不敏感。同时,Lu3+离子半径与Y3+离子相近,当Lu3+和Y3+形成固溶体时,在实现光谱展宽的同时,保持了倍半氧化物晶体良好的热学性能,及对Yb3+离子掺杂的不敏感性。室温下,在组分为Yb:Lu1.19Y0.81O3晶体中实现了最大的光谱展宽,在1030 nm附近的光谱宽度达到24.55 nm。同时,Y3+离子半径大于Sc3+离子半径,所以,Yb:LuxY2-xO3晶体的声子平均自由程要大于Yb:LuxSc2-x03晶体,使得其热导率较大。Yb:Lu0.99Y1.01O3晶体的热导率达到5.488 W/mK,要高于1 at.%的Yb:LuSc03晶体。另外,Y3+离子的质量大于Sc3+离子的质量,因此Y-O键的振动要小于Sc-0键,所以,Yb:LuxY2-x03晶体将具有更小的声子能量,从而有效地降低了无辐射跃迁的概率,抑制了无辐射跃迁产生的热量,使其在高功率超快激光方面有着潜在的应用潜力。3.倍半氧化物晶体激光性能的研究实现了 5 at.%掺杂的Yb:LU1.1Sc0.903晶体的连续激光输出和1 at.%掺杂的Yb:LuSc03晶体的连续激光和调Q激光输出。在5 at.%掺杂的Yb:Lu1.1Sc0.9O3晶体中获得连续激光输出,功率为571mW、输出波长为1086 nm,其斜效率为43%。优化掺杂浓度后,使用T=3%通过率的输出镜,在1 at.%掺杂的Yb:LuSc03晶体中获得连续激光最高输出功率为10.41 W,输出波长为1036nm,斜效率为67%。当透过率为1%时,连续激光的输出波长为1086 nm,这是因为在增益较低的时候,1086nm的发射峰先起振,而1036nm处的发射峰只有在增益较大的时候才能起振并占据优势地位。利用Cr4+:YAG作为被动光开关,1 at.%掺杂的Yb:LuSc03晶体中实现了 1036 nm的被动调Q脉冲激光输出,最短脉冲宽度为7.3 ns,最大脉冲能量为394 μJ,最高峰值功率为49.44 kW。
王靖博[7]（2020）在《全固态拉曼锁模激光器的研究》文中进行了进一步梳理锁模激光相对于调Q激光具有更短的脉冲宽度,更高的峰值功率与更宽的光谱等优点。随着半导体技术的发展,激光二极管泵浦的全固态锁模激光器在超精细加工,激光测距,生物医疗等领域有着非常广泛的应用。受激拉曼散射作为一种三阶非线性光学效应,除了可以扩展光谱范围,还能使输出的Stokes光相对于基频光具有更窄的脉宽与更高的亮度,此外受激拉曼散射本身具有的光束自清洁效应（Raman beam cleanup）还可以在不额外使用光束整形元件的情况下,极大幅度地改善输出Stokes光的光束质量。因此将受激拉曼散射与锁模技术相结合而成的拉曼锁模激光器,对于实现高光束质量、高亮度、高峰值功率、窄脉宽的激光输出具有重要的研究价值。具体研究内容如下:1.研究了以Cr4+:YAG为被动锁模器件的1064 nm调Q锁模皮秒激光器。根据Cr4+:YAG晶体的能级结构特点与锁模原理,以Nd:YVO4为激光晶体,对其热效应进行分析计算,合理设计优化谐振腔,分别在直腔、V型腔以及Z型腔中实现最大平均功率为4.06 W、3.92 W和5.31 W的1064 nm调Q锁模激光输出,对应的转换效率分别为30.15%、26.45%和26.61%,斜效率分别为38.22%、29.81%和28.37%,锁模脉冲宽度分别为240.52 ps、676.65 ps和882.47 ps。2.研究了以SESAM为被动锁模器件的Nd:YVO4/SESAM连续锁模皮秒激光器。优化设计W型五镜折叠腔,降低了由于折叠镜而造成的像散。在入射泵浦功率为14.95 W时,得到最高平均输出功率为5.79 W的连续锁模激光,光-光转换效率为38.72%,斜效率为43.5%,锁模脉冲重复频率为89.01 MHz,脉冲宽度为214.84 ps。水平与垂直方向的光束质量因子M2分别为1.65和1.72。3.分别研究了以Cr4+:YAG为被动锁模器件的Nd:YVO4/YVO4内腔1176nm拉曼调Q锁模激光器和Nd:YVO4/YVO4复合腔1176 nm拉曼调Q锁模激光器。其中内腔拉曼调Q锁模激光器采用凹平腔结构,分别使用1176 nm透过率为2%和5%的输出镜进行试验,在入射泵浦功率为14.95 W时分别获得了平均功率为401 m W和478 m W的1176 nm拉曼调Q锁模激光输出。在内腔拉曼激光器的基础上,采用使基频光和拉曼光可以分别独立调节的复合腔结构。在入射泵浦功率为15.81 W时获得了平均功率为1.11 W的1176 nm拉曼调Q锁模激光输出,锁模脉冲宽度为278.89 ps,脉冲重复频率～899 MHz。为接下来实现多镜折叠复合腔调Q锁模拉曼激光器奠定了良好的基础。
刘洋[8]（2020）在《879nm LD端面泵浦Nd:GdTaO4/Cr4+：YAG被动调Q锁模激光器研究》文中研究表明激光介质作为激光器的核心组成部分,决定了激光器输出的性能指标,探索研究新型激光介质的激光特性具有重要意义。新型Nd:GdTaO4激光晶体具有较大的吸收带宽,适合半导体激光器（Laser Diode,LD）泵浦,较宽的荧光谱线适合锁模激光运转。调Q锁模激光技术将调Q技术与锁模技术结合,能够获得高重复频率、窄脉冲宽度、高峰值功率的脉冲激光。鉴于以上研究背景,本文利用直接泵浦技术研究了Nd:GdTaO4晶体的调Q锁模激光输出特性。本文首先对被动调Q激光器和调Q锁模激光器的基本理论进行了研究,基于光强起伏机制讨论了被动调Q锁模Nd:GdTaO4激光器输出峰值功率的影响因素,分析了调Q锁模脉冲包络宽度和锁模调制深度的影响因素。根据ABCD传输矩阵设计了适用于调Q锁模和调Q谐波锁模激光器的V形腔和Z形腔,分析了腔内振荡光束半径的变化,研究了激光晶体热透镜效应、像散等因素对谐振腔的影响。通过研究Nd:GdTaO4晶体能级结构和吸收光谱,讨论了利用879 nm LD直接泵浦Nd:GdTaO4晶体的可行性。实验测量了Nd:GdTaO4晶体的损耗系数和热透镜焦距变化规律,分析了热效应和晶体损耗对激光器性能的可能影响。实验研究了879 nm LD泵浦Nd:GdTaO4激光器的连续输出性能,激光波长为～1066.8 nm,最大输出功率5.6 W,光光效率为～43.7%。对比研究了Cr4+:YAG可饱和吸收体初始透过率对被动调Q脉冲激光器输出性能的影响,利用初始透过率为T0=85%的Cr4+:YAG晶体,脉冲1066 nm激光器的平均输出功率最大为3.6 W,脉冲重复频率达到185.0 k Hz,光束质量因子为Mx2=2.2、My2=1.5。基于V形腔结构,实验研究了879 nm LD泵浦Nd:GdTaO4/Cr4+:YAG调Q锁模激光器输出性能的变化规律,使用T0=90%的Cr4+:YAG晶体,调Q锁模1066 nm激光器的最大平均功率达到4.8 W,调Q锁模脉冲重复频率为～200 MHz,锁模脉冲宽度为～1.9 ns。基于谐波锁模基本原理,通过改变谐振腔结构,在Z形腔结构中实现了高阶谐波锁模,解决了基波锁模中高重复频率和窄脉冲宽度不可兼得的问题。三阶调Q锁模1066 nm激光器的重复频率为～164.5 MHz,最大平均输出功率3.2 W,最窄锁模脉宽为～600 ps,最大调Q重复频率58.8 k Hz,最窄调Q脉宽257.7ns。实现了重复频率达到655.3 MHz的9阶谐波锁模1066 nm激光脉冲输出,并讨论了调Q锁模激光器输出性能随腔长的变化规律。
刘瑞科[9]（2020）在《LD泵浦薄片激光器的结构参数设计及特性研究》文中研究指明激光二极管（LD）泵浦的固体激光器具有结构简单、体积小、成本低、效率高、稳定性高以及使用寿命长等优点。LD泵浦的薄片激光器使用背面散热方式,在泵浦光接近平顶分布时,晶体内的热流呈一维轴向分布且热流方向与激光方向一致,只在晶体的轴向存在温度梯度,而无径向的温度梯度,相对于棒状、板条、光纤激光器具有较低的热效应。这使得薄片激光器在进行高功率运转时仍然可具有高光束质量的激光输出。Nd:YAG晶体具有高热导率、低阈值等优点,所以,也常用于作为薄片激光器的工作物质。本文主要使用Nd:YAG薄片晶体作为增益介质,对其连续输出以及结构参数对其脉冲输出特性的影响进行了研究。本文首先通过构建薄片激光器的散热结构物理模型,并为其定义相应的边界条件,利用有限元分析软件Comsol对薄片晶体温度进行模拟仿真研究。对热沉材料的热导率对薄片晶体的温度影响进行了模拟仿真,并对晶体表面最高温度随泵浦功率、泵浦半径、传热系数、热沉厚度以及复合晶体中未掺杂晶体厚度的变化进行了模拟仿真研究,最后对泵浦功率对晶体热焦距的影响进行了数值计算。对薄片激光器谐振腔的结构参数进行了设计,对四能级速率方程进行了理论推导,给出了激光器输出参数的表达式,并对泵浦光与振荡光面积之比对激光器输出特性影响进行了计算。构建双程抽运薄片激光器物理模型,使用LASCAD对其单模式以及多模式运转下的输出特性进行了仿真研究,并对其模式进行了动态分析。对被动调Q薄片激光器的调Q速率公式进行了推导,并给出了其输出参数表达式,通过用Matlab对被动调Q速率方程求数值解,对被动调Q薄片激光器的结构参数(输出镜反射率,Cr4+:YAG透过率,泵浦速率,抽运程数,Nd:YAG厚度,Nd:YAG中振荡光光束半径,Nd:YAG与Cr4+:YAG中的振荡光光束面积之比,泵浦光斑半径,谐振腔腔长)对输出特性的影响进行了数值仿真,以达到优化被动调Q薄片激光器结构参数设计的目的。
秦前[10]（2020）在《主动调Q的2kHz Nd：YAG激光器设计》文中指出全固态激光器在激光雷达、光电对抗等领域具有广泛应用,模式匹配和热效应分析补偿一直是全固态激光器研究重点,两者对改善激光器输出性能具有重要意义。本文通过理论分析及仿真计算,模拟了不同模式匹配和热效应补偿情况下,Nd:YAG激光器的激光输出特性,对于激光器的搭建,具有一定的理论指导意义。本文首先进行了模式匹配分析,提出了采用重叠效率因子来表征LD端泵激光器的模式匹配效果,使用平-平腔,在腔长为73.1 mm,晶体前端面处于谐振腔光学长度中心,泵浦光聚焦后束腰半径为0.19 mm且聚焦在晶体内2.3 mm处时,重叠效率因子可以达到0.67。在热效应分析中,以增益介质温度分布、前端面热形变和温度梯度表征热效应的大小,仿真结果表明,增大泵浦功率或减小泵浦光聚焦后束腰半径,导致热效应加剧,在泵浦功率为30 W,泵浦光聚焦后束腰半径为0.19 mm时,增益介质内部最高温度为103.4℃,前端面最大热形变为0.43μm,温度梯度极值为242.4;泵浦光聚焦位置不在增益介质横截面中心时,会造成前端面热形变等高线变形,不利于热补偿,并且导致温度梯度极值最多增大11.7。连续输出特性仿真结果表明,阈值功率随泵浦聚焦后光束腰半径和输出腔镜透过率的增加而增大;斜效率随输出腔镜透过率的增加先快速增大再缓慢增大,输出腔镜透过率相同时最佳泵浦光聚焦后束腰半径下斜效率最大,获得了43.3%的斜效率;连续输出功率随输出腔镜透过率的增加先增大再减小,证明了存在最佳输出腔镜透过率,输出腔镜透过率相同时最佳泵浦光聚焦后束腰半径下连续输出功率最大。建立了主动调Q速率方程,仿真结果表明,选择合适的有效光束面积和输出腔镜透过率,才能获得最大的单脉冲能量;合理增大泵浦功率和输出腔镜透过率,可以获得更高峰值功率;合理增大泵浦功率和输出腔镜透过率,可以获得较窄脉宽。为进一步增大重叠效率因子和获得更好的热补偿效果,对不同腔型和不同增益介质特性时的重叠效率因子进行了分析。当泵浦功率为30 W时,使用平-凸腔比使用平-平腔,重叠效率因子最多增大0.2;使用长度16 mm、掺杂浓度0.2%at.的Nd:YAG晶体比使用长度8 mm、掺杂浓度0.4%at.的Nd:YAG晶体,重叠效率因子最多增大0.03,内部最高温度、最大热形变和温度梯度极值分别最多降低了15.8℃、0.07μm和17.1。在使用平-凸腔,平-凸透镜曲率半径为-300 mm,Nd:YAG晶体长为16 mm、掺杂浓度为0.2%at.的仿真条件下,当腔长为389.3 mm,晶体前端面处于谐振腔光学长度中心,泵浦光聚焦后束腰半径为0.26 mm且聚焦在晶体内4.57 mm处时,可获得0.91的最大重叠效率因子。在最高重叠效率因子0.91的条件下,当泵浦功率为30 W时,连续输出下,最佳输出腔镜透过率为34.2%,阈值功率为10.2 W,斜效率为40.6%,最大连续输出功率为12.2 W;电光调Q输出下,最佳输出腔镜透过率为45.5%,阈值功率为13.4 W,斜效率为30.4%,最大连续输出功率为10.1 W,当调Q重频为2 k Hz时,可获得4.5 m J的单脉冲能量、9.1ns的脉冲宽度和494.5 k W的峰值功率。
二、Cr~(4+):YAG晶体作为激光器增益介质的特性研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Cr~(4+):YAG晶体作为激光器增益介质的特性研究（论文提纲范文）
（1）基于亚纳秒微片激光器的能量放大器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及目的意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 主振荡-功率放大技术的概述 |
| 1.2.2 再生放大器研究现状 |
| 1.2.3 行波放大器研究现状 |
| 1.2.4 研究进展分析 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 激光放大器的理论基础 |
| 2.1 微片固体种子源激光器 |
| 2.2 激光放大的理论模型 |
| 2.2.1 提取效率 |
| 2.2.2 放大器的增益介质 |
| 2.3 放大器的稳定性 |
| 2.3.1 自激振荡与自激振荡的消除 |
| 2.3.2 回程光与回程光的消除 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 亚纳秒激光放大器的设计及实验测试 |
| 3.1 放大器的设计及选型 |
| 3.2 一级单程放大器设计及实验测试 |
| 3.2.1 一级单程放大器设计 |
| 3.2.2 一级单程放大器实验测试 |
| 3.3 一级双程放大设计及实验测试 |
| 3.3.1 一级双程放大器设计 |
| 3.3.2 一级双程放大器实验测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 亚纳秒激光放大器的工程化设计及测试 |
| 4.1 亚纳秒激光放大器的工程化设计 |
| 4.1.1 模块关系图 |
| 4.1.2 亚纳秒激光放大器的设计图 |
| 4.1.3 亚纳秒激光放大器设备 |
| 4.2 样机测试结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
（2）激光二极管泵浦连续和被动调Q Yb:Lu3Al5O12陶瓷激光器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 近红外LD泵浦被动调Q激光器概述 |
| 1.1.1 近红外LD泵浦被动调Q激光器的发展现状 |
| 1.1.2 近红外LD泵浦被动调Q激光器的应用 |
| 1.2 近红外激光工作物质 |
| 1.2.1 掺Yb~(3+)激光材料 |
| 1.2.2 Yb:Lu AG的研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 准三能级系统和被动调Q的理论分析 |
| 2.1 准三能级系统的理论分析 |
| 2.1.1 准三能级系统速率方程 |
| 2.1.2 准三能级系统数值模拟 |
| 2.2 被动调Q的理论分析 |
| 2.2.1 被动调Q速率方程 |
| 2.2.2 被动调Q数值模拟 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 LD泵浦连续和被动调Q Yb:Lu AG陶瓷激光器的研究 |
| 3.1 LD泵浦Yb:Lu AG陶瓷连续激光器 |
| 3.1.1 Yb:Lu AG陶瓷连续激光器实验装置 |
| 3.1.2 Yb:Lu AG陶瓷连续激光器实验结果 |
| 3.2 LD泵浦Yb:Lu AG陶瓷被动调Q激光器 |
| 3.2.1 Yb:Lu AG陶瓷被动调Q激光器实验装置 |
| 3.2.2 1031 nm Yb:Lu AG陶瓷被动调Q激光器实验结果 |
| 3.2.3 1047 nm Yb:Lu AG陶瓷被动调Q激光器实验结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 总结与展望 |
| 4.1 总结 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
（3）全固态高重频高偏振MOPA激光器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 高重频高偏振激光器的研究现状 |
| 1.2.2 主振荡功率放大器的研究现状 |
| 1.3 高重频高偏振MOPA激光器的发展趋势 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 第2章 全固态高重频MOPA激光器基本理论 |
| 2.1 固体激光器的工作物质 |
| 2.2 晶体热效应的理论 |
| 2.3 端面泵浦连续激光器的理论 |
| 2.4 激光调Q技术 |
| 2.4.1 声光调Q技术 |
| 2.4.2 被动调Q技术 |
| 2.5 激光放大技术 |
| 2.5.1 连续激光的放大理论 |
| 2.5.2 放大级模式匹配 |
| 2.5.3 放大级增益饱和效应 |
| 2.5.4 放大级泵浦方式 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 LD端面泵浦Nd:YVO_4调Q激光器的实验研究 |
| 3.1 LD端面泵浦连续激光器实验研究 |
| 3.1.1 LD端面泵浦激光器的设计 |
| 3.1.2 LD端面泵浦连续激光器的输出特性 |
| 3.2 LD端面泵浦声光调Q实验 |
| 3.3 LD端面泵浦被动调Q实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 激光放大实验研究 |
| 4.1 连续激光的放大实验研究 |
| 4.1.1 LD端面泵浦放大器的设计 |
| 4.1.2 连续激光的放大输出特性 |
| 4.2 声光调Q的放大实验研究 |
| 4.3 被动调Q激光的放大实验研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论及创新点 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（4）新型Nd:SrLaAlO4晶体的激光特性测量及在甲烷检测中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 锁模技术 |
| 1.2 锁模激光的发展 |
| 1.3 宽带增益介质 |
| 1.4 论文中相关的饱和吸收体 |
| 1.5 CH_4气体浓度检测技术 |
| 1.6 本论文主要研究内容 |
| 2 Nd:SrLaAlO_4晶体的生长方法及热学、光谱特性测量 |
| 2.1 晶体的生长方法 |
| 2.2 热学性质测量与表征 |
| 2.3 光谱性质测量 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 连续波及调Q激光特性测量 |
| 3.1 被动调Q激光理论 |
| 3.2 Nd:SrLaAlO_4/Cr~(4+):YAG 1.07 μm调Q激光特性测量 |
| 3.3 Nd:SrLaAlO_4/ReSe_2调Q激光特性测量 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 可调谐激光器件设计及调谐特性测量 |
| 4.1 可调谐激光器的实现方法及发展 |
| 4.2 宽带激光输出特性测量 |
| 4.3 Yb,Nd:ScSiO_5晶体可调谐激光器性能表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 超短脉冲的产生及测量 |
| 5.1 克尔效应 |
| 5.2 色散及补偿技术 |
| 5.3 超快激光稳腔设计 |
| 5.4 超快激光器输出特性测量 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 CH_4气体检测应用 |
| 6.1 气体检测方法 |
| 6.2 中红外检测光源的设计与实现 |
| 6.3 甲烷气体远程遥测系统研究 |
| 6.4 甲烷气体遥测实验 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 研究内容和主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 今后研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（5）大芯层尺寸Yb：YAG晶体波导激光器特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 晶体波导国内外发展现状 |
| 1.2.1 晶体圆波导国内外研究现状 |
| 1.2.2 平面波导国内外研究现状 |
| 1.2.3 晶体方波导/矩形晶体波导国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 晶体波导导模传播特性及结构设计 |
| 2.1 晶体波导内导模传播特性分析 |
| 2.1.1 晶体矩形波导特征方程表达 |
| 2.1.2 晶体波导特征方程归一化表达 |
| 2.1.3 晶体波导功率约束因子 |
| 2.2 小折射率差的测量 |
| 2.3 晶体波导结构设计 |
| 2.3.1 芯层材料的确定 |
| 2.3.2 内包层材料的确定 |
| 2.3.3 折射率匹配确定的芯层尺寸 |
| 2.3.4 外包层材料的确定 |
| 2.3.5 模式竞争确定的芯层尺寸 |
| 2.3.6 晶体波导内包层尺寸下限的确定 |
| 2.3.7 晶体波导内包层尺寸上限的确定 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 晶体波导热效应分析 |
| 3.1 单包层晶体方波导热分析 |
| 3.1.1 解析法求解温度分布和应力分布 |
| 3.1.2 模拟法求解温度分布和应力分布 |
| 3.2 双包层晶体波导热分析 |
| 3.2.1 解析法求解温度分布、应力分布和热透镜 |
| 3.2.2 模拟法求解温度分布和应力分布 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 晶体波导制备 |
| 4.1 波导的制备技术 |
| 4.2 晶体无胶热键合可键合条件 |
| 4.2.1 σ-R公式推导 |
| 4.2.2 σ-R公式应用举例 |
| 4.3 无胶热键合工艺制备晶体方波导 |
| 4.3.1 晶体方波导键合次序设计 |
| 4.3.2 无胶热键合技术及工艺过程 |
| 4.3.3 键合晶体预处理 |
| 4.3.4 晶体键合表面加工 |
| 4.3.5 键合晶体光胶 |
| 4.3.6 键合晶体热处理 |
| 4.3.7 键合晶体成功举例 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 单包层晶体波导激光器输出特性研究 |
| 5.1 大芯层晶体波导近衍射极限输出实验验证 |
| 5.1.1 泵浦参数 |
| 5.1.2 泵浦光斑的整形 |
| 5.1.3 晶体波导激光器的实验结构和方案 |
| 5.1.4 实验结果及讨论 |
| 5.2 端泵被动调Q晶体波导激光器输出特性研究 |
| 5.2.1 可饱和吸收体Cr4+:YAG能级结构 |
| 5.2.2 被动调Q的原理过程 |
| 5.2.3 被动调Q的速率方程模型 |
| 5.2.4 晶体波导激光器的实验结构和方案 |
| 5.2.5 实验结果和讨论 |
| 5.3 主动调Q晶体波导激光器输出特性研究 |
| 5.3.1 电光调Q晶体的选型 |
| 5.3.2 电光调Q原理 |
| 5.3.3 主动调Q的速率方程模型 |
| 5.3.4 主调Q晶体波导激光器的实验结构和方案 |
| 5.3.5 实验结果和讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 进一步研究及改进的问题 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间所取得的学术成果 |
| 致谢 |
（6）掺镱倍半氧化物固溶体混晶的生长及其光谱展宽性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 引言 |
| §1.2 超快激光晶体 |
| §1.2.1 超快激光晶体的发展 |
| §1.2.2 超快激光晶体的选择 |
| §1.2.3 激活离子的选择 |
| §1.2.4 基质的选择 |
| §1.3 倍半氧化物晶体的研究现状 |
| §1.4 本论文的主要研究工作 |
| 参考文献 |
| 第二章 掺镱倍半氧化物固溶体混晶的生长 |
| §2.1 引言 |
| §2.2 浮区法概述 |
| §2.3 倍半氧化物固溶体混晶生长 |
| §2.3.1 倍半氧化物固溶体混晶多晶粉料制备 |
| §2.3.2 倍半氧化物固溶体混晶多晶料棒制备 |
| §2.3.3 倍半氧化物固溶体混晶生长 |
| §2.3.4 晶体生长工艺研究 |
| §2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 掺镱倍半氧化物固溶体混晶的结构及组分研究 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 倍半氧化物固溶体混晶结构 |
| §3.2.1 Yb:Lu_xSc_(2-x)O_3晶体结构分析 |
| §3.2.2 Yb:Lu_xY_(2-x)O_3晶体结构分析 |
| §3.3 倍半氧化物固溶体混晶组分表征 |
| §3.3.1 Yb:Lu_xSc_(2-x)O_3晶体组分分析 |
| §3.3.2 Yb:Lu_xY_(2-x)O_3晶体组分分析 |
| §3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 倍半氧化物固溶体混晶的光学及热学性质研究 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 姜-泰勒效应与晶体场效应 |
| §4.3 吸收光谱 |
| §4.4 荧光寿命 |
| §4.4.1 Yb:Lu_xSc_(2-x)O_3晶体荧光寿命 |
| §4.4.2 Yb:Lu_xY_(2-x)O_3晶体荧光寿命 |
| §4.5 荧光光谱 |
| §4.5.1 Yb:Lu_xSc_(2-x)O_3晶体低温发射光谱 |
| §4.5.2 Yb:Lu_xSc_(2-x)O_3晶体室温发射光谱 |
| §4.5.3 Yb:Lu_xSc_(2-x)O_3晶体振动加宽机理 |
| §4.5.4 Yb:Lu_xSc_(2_x)O_3晶体变温发射光谱及荧光量子产率 |
| §4.5.5 Yb:Lu_xY_(2-x)O_3晶体低温发射光谱 |
| §4.5.6 Yb:Lu_xY_(2-x)O_3晶体室温发射光谱 |
| §4.5.7 Yb:Lu_xSc_(2-x)O_3晶体振动加宽机理 |
| §4.6 倍半氧化物固溶体混晶热学性质表征 |
| §4.6.1 Yb:Lu_xSc_(2-x)O_3晶体热学性质表征 |
| §4.6.2 Yb:Lu_xY_(2-x)O_3晶体热学性质表征 |
| §4.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 倍半氧化物固溶体混晶激光性能研究 |
| §5.1 引言 |
| §5.2 激光产生的条件 |
| §5.3 Yb:LuScO_3晶体连续激光性能研究 |
| §5.4 Yb:LuScO_3晶体1.03微米调Q性能研究激光实验 |
| §5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| §6.1 主要研究工作 |
| §6.2 主要创新点 |
| §6.3 有待进一步开展的工作 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表论文情况 |
| 攻读博士学位期间所获奖励情况 |
| Paper 1 |
| Paper 2 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（7）全固态拉曼锁模激光器的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 全固态激光器发展概述 |
| 1.2 全固态锁模激光器发展概况 |
| 1.2.1 Cr~(4+):YAG被动锁模发展概况4 |
| 1.2.2 半导体可饱和吸收镜被动锁模发展概况 |
| 1.3 全固态拉曼激光器发展概况 |
| 1.3.1 全固态连续拉曼激光器发展概况 |
| 1.3.2 全固态脉冲拉曼激光器发展概况 |
| 1.4 全固态拉曼锁模激光器发展概况 |
| 1.5 论文的主要工作及各章研究内容 |
| 第2章 锁模激光器基本原理 |
| 2.1 锁模的基本原理 |
| 2.2 被动锁模工作原理及脉冲演化过程 |
| 2.3 Cr~(4+):YAG晶体性质及被动锁模原理 |
| 2.4 半导体可饱和吸收镜锁模原理 |
| 2.4.1 半导体可饱和吸收镜基本结构 |
| 2.4.2 半导体可饱和吸收镜时间特性和宏观特性 |
| 2.4.3 连续锁模条件及自调Q的抑制 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 受激拉曼散射及其光束自清洁现象 |
| 3.1 受激拉曼散射 |
| 3.2 受激拉曼散射光束自清洁效应 |
| 3.2.1 受激拉曼散射光束自清洁效应发展概况 |
| 3.2.2 受激拉曼散射光束自清洁效应原理 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 端面泵浦Nd:YVO_4皮秒锁模激光器 |
| 4.1 热效应分析 |
| 4.1.1 热透镜理论 |
| 4.1.2 热透镜焦距计算 |
| 4.2 基于Cr~(4+): YAG的 Nd: YVO_4调Q锁模皮秒激光器 |
| 4.2.1 直腔Nd: YVO_4/Cr~(4+): YAG调 Q锁模皮秒激光器 |
| 4.2.1.1 实验装置及谐振腔设计 |
| 4.2.1.2 实验结果及分析 |
| 4.2.2 V型腔Nd: YVO_4/Cr~(4+): YAG调 Q锁模皮秒激光器 |
| 4.2.2.1 实验装置及谐振腔设计 |
| 4.2.2.2 实验结果及分析 |
| 4.2.3 Z型腔Nd: YVO_4/Cr~(4+): YAG调 Q锁模皮秒激光器 |
| 4.2.3.1 实验装置及谐振腔设计 |
| 4.2.3.2 实验结果及分析 |
| 4.3 基于SESAM的 Nd:YVO_4连续锁模皮秒激光器 |
| 4.3.1 实验装置及谐振腔设计 |
| 4.3.2 实验结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 端面泵浦Nd: YVO_4/Cr~(4+): YAG拉曼锁模激光器 |
| 5.1 YVO_4拉曼晶体介绍及其拉曼热透镜焦距计算 |
| 5.2 基于Cr~(4+): YAG的 Nd: YVO_4/YVO_4调Q锁模内腔拉曼激光器 |
| 5.2.1 实验装置及谐振腔设计 |
| 5.2.2 实验结果及分析 |
| 5.3 基于Cr~(4+): YAG的 Nd: YVO_4/YVO_4复合腔1176 nm拉曼调Q锁模激光器 |
| 5.3.1 实验装置及谐振腔设计 |
| 5.3.2 实验结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（8）879nm LD端面泵浦Nd:GdTaO4/Cr4+：YAG被动调Q锁模激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及目的意义 |
| 1.2 被动调Q锁模激光器研究进展 |
| 1.2.1 被动调Q激光器研究进展 |
| 1.2.2 被动调Q锁模激光器研究进展 |
| 1.3 Nd:GdTaO_4 晶体的基本性质 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 被动调Q锁模激光器理论研究及设计 |
| 2.1 被动调Q激光器理论研究 |
| 2.2 被动调Q锁模激光器理论研究 |
| 2.3 被动调Q锁模激光器腔型设计 |
| 2.3.1 V形谐振腔设计 |
| 2.3.2 Z形谐振腔设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 879 nm LD泵浦Nd:GdTaO_4 被动调Q激光器研究 |
| 3.1 直接泵浦可行性分析 |
| 3.1.1 Nd:GdTaO_4 晶体能级结构 |
| 3.1.2 Nd:GdTaO_4 晶体吸收光谱测量 |
| 3.2 Nd:GdTaO_4晶体损耗及热效应研究 |
| 3.2.1 Nd:GdTaO_4 晶体内部损耗测量 |
| 3.2.2 Nd:GdTaO_4 晶体热透镜焦距测量 |
| 3.3 879 nm LD泵浦Nd:GdTaO_4 被动调Q激光器 |
| 3.3.1 实验装置 |
| 3.3.2 实验结果和讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 879 nm LD泵浦Nd:GdTaO_4 被动调Q锁模激光器研究 |
| 4.1 879 nm LD泵浦Nd:GdTaO_4 被动调Q基波锁模激光器 |
| 4.1.1 实验装置 |
| 4.1.2 实验结果和讨论 |
| 4.2 谐波锁模基本原理 |
| 4.3 879 nm LD泵浦Nd:GdTaO_4 高阶调Q谐波锁模激光器研究 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 三阶调Q谐波锁模1066nm激光器 |
| 4.3.3 高阶调Q谐波锁模1066nm激光器 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
（9）LD泵浦薄片激光器的结构参数设计及特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 薄片激光器国内外研究现状 |
| 1.2.1 连续薄片激光器国内外研究现状 |
| 1.2.2 脉冲薄片激光器国内外研究现状 |
| 1.3 固体激光器的主要泵浦方式 |
| 1.3.1 端面泵浦 |
| 1.3.2 侧面泵浦 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 Nd:YAG薄片晶体的热效应研究 |
| 2.1 Nd:YAG晶体特性分析 |
| 2.1.1 Nd:YAG的物理特性 |
| 2.1.2 Nd:YAG的激光特性 |
| 2.2 热传递的几种方式 |
| 2.3 Nd:YAG薄片晶体的温度场理论模型 |
| 2.4 不同因素对薄片晶体温度的影响 |
| 2.4.1 热沉材质对薄片晶体温度的影响 |
| 2.4.2 热沉厚度对薄片晶体温度的影响 |
| 2.4.3 泵浦光半径对薄片晶体温度的影响 |
| 2.4.4 泵浦功率对薄片晶体温度的影响 |
| 2.4.5 传热系数对薄片晶体温度的影响 |
| 2.4.6 复合晶体对薄片晶体温度的影响 |
| 2.5 Nd:YAG晶体的热透镜效应分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 连续薄片激光器的设计与仿真分析 |
| 3.1 激光器谐振腔的结构参数设计与分析 |
| 3.2 薄片激光器输出特性的理论研究 |
| 3.2.1 四能级系统空间速率方程 |
| 3.2.2 阈值功率 |
| 3.2.3 输出功率与斜效率 |
| 3.2.4 泵浦光与振荡光面积之比对输出特性的影响 |
| 3.3 薄片激光器输出特性的仿真分析 |
| 3.3.1 单模运转时薄片激光器的输出特性仿真分析 |
| 3.3.2 多模运转时薄片激光器的输出特性仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Cr~(4+):YAG被动调Q薄片激光器的输出特性研究 |
| 4.1 激光调Q技术原理 |
| 4.1.1 谐振腔的品质因数Q |
| 4.1.2 调Q基本原理 |
| 4.1.3 调Q方式介绍 |
| 4.2 Cr~(4+):YAG被动调Q理论分析 |
| 4.2.1 Cr~(4+):YAG晶体的基本特性 |
| 4.2.2 Cr~(4+):YAG被动调Q速率方程 |
| 4.3 Cr~(4+):YAG被动调Q速率方程的数值仿真分析 |
| 4.4 薄片激光器结构参数对输出特性的影响 |
| 4.4.1 输出镜反射率对输出特性的影响 |
| 4.4.2 谐振腔腔长对输出特性的影响 |
| 4.4.3 晶体中振荡光光束半径对输出特性的影响 |
| 4.4.4 晶体中振荡光光束面积之比对输出特性的影响 |
| 4.4.5 泵浦速率对输出特性的影响 |
| 4.4.6 抽运程数对输出特性的影响 |
| 4.4.7 增益介质厚度对输出特性的影响 |
| 4.4.8 泵浦光半径对输出特性的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间所取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（10）主动调Q的2kHz Nd：YAG激光器设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 增益介质Nd:YAG概述 |
| 1.2.1 增益介质的选取 |
| 1.2.2 Nd:YAG的特性 |
| 1.2.3 Nd:YAG的光谱特性 |
| 1.3 全固态LD泵浦激光器的特点 |
| 1.4 全固态LD泵浦激光器热效应概述 |
| 1.5 国内外研究现状 |
| 1.6 主要工作内容 |
| 第2章 LD端泵Nd:YAG激光器基本理论 |
| 2.1 LD端泵激光器连续输出理论 |
| 2.1.1 四能级速率方程理论 |
| 2.1.2 连续输出功率和斜效率理论 |
| 2.1.3 泵浦光和振荡光的光场理论 |
| 2.2 LD端泵激光器模式匹配理论及分析 |
| 2.2.1 谐振腔光学变换矩阵理论 |
| 2.2.2 重叠效率因子理论 |
| 2.2.3 模式匹配分析 |
| 2.3 LD端泵激光器热效应理论及分析 |
| 2.3.1 增益介质热物理模型 |
| 2.3.2 增益介质热效应分析 |
| 2.3.3 泵浦光聚焦位置偏离时热效应分析 |
| 2.4 连续输出特性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 LD端泵Nd:YAG激光器主动调Q仿真研究 |
| 3.1 调Q技术概述 |
| 3.2 主动调Q输出理论 |
| 3.3 主动调Q仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 主动调Q的 LD端泵Nd:YAG激光器设计 |
| 4.1 谐振腔腔型设计 |
| 4.1.1 谐振腔种类概述 |
| 4.1.2 谐振腔腔型选取 |
| 4.2 激光器参数设计 |
| 4.2.1 增益介质特性选取 |
| 4.2.2 增益介质摆放位置选取 |
| 4.2.3 最佳输出腔镜透过率选取 |
| 4.2.4 最佳腔长选取 |
| 4.2.5 泵浦光束腰半径和聚焦位置选取 |
| 4.3 连续输出的LD端泵Nd:YAG激光器仿真结果 |
| 4.4 主动调Q的 LD端泵Nd:YAG激光器仿真结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、Cr~(4+):YAG晶体作为激光器增益介质的特性研究（论文参考文献）
- [1]基于亚纳秒微片激光器的能量放大器的研究[D]. 唐瑞鑫. 西安工业大学, 2021(02)
- [2]激光二极管泵浦连续和被动调Q Yb:Lu3Al5O12陶瓷激光器的研究[D]. 向秋玲. 西南大学, 2021(01)
- [3]全固态高重频高偏振MOPA激光器的研究[D]. 丁伟. 长春理工大学, 2021(02)
- [4]新型Nd:SrLaAlO4晶体的激光特性测量及在甲烷检测中的应用研究[D]. 董璐璐. 山东科技大学, 2020
- [5]大芯层尺寸Yb：YAG晶体波导激光器特性研究[D]. 胡星. 北京工业大学, 2020(06)
- [6]掺镱倍半氧化物固溶体混晶的生长及其光谱展宽性能研究[D]. 刘文宇. 山东大学, 2020(10)
- [7]全固态拉曼锁模激光器的研究[D]. 王靖博. 天津大学, 2020(02)
- [8]879nm LD端面泵浦Nd:GdTaO4/Cr4+：YAG被动调Q锁模激光器研究[D]. 刘洋. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [9]LD泵浦薄片激光器的结构参数设计及特性研究[D]. 刘瑞科. 河北工业大学, 2020
- [10]主动调Q的2kHz Nd：YAG激光器设计[D]. 秦前. 哈尔滨工业大学, 2020(01)