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Nd：LuVO_4、Nd：GdVO_4晶体微片LD端面泵浦激光性质研究

作　者: 徐方华
导　师: 邵宗书；王正平
学　校: 山东大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 掺钕钒酸镥掺钕钒酸钆端面泵浦微片激光器倍频被动调Q
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

激光二极管泵浦的固体激光器（Laser-diode pumped solid-state laser，简称DPSSL）现已成为固体激光器的发展主流，是迄今唯一不需维护的激光系统，具有转换效率高、输出的光束质量好、性能稳定可靠、体积小、结构紧凑等特点，在医学、科研、军事、工业和娱乐装饰等领域获得了广泛的应用。 DPSSL的发展与相应新晶体的探索密切相关。目前最实用的激光晶体Nd：YAG存在着一些性能缺陷，如Nd：YAG具有窄的泵浦吸收带宽和较低的泵浦吸收截面等特点，这些特点限制了它在DPSSL领域，特别是LD泵浦微片激光器中的应用。掺钕钒酸盐晶体是顺应DPSSL发展而开发的新型激光晶体材料。LuVO₄和GdVO₄两种典型激光晶体，它们不仅具有宽的吸收带和高的吸收截面，而且具有目前发现的钒酸盐中最高的热导率，尽管其热导率的大小大致与Nd：YAG相比拟，但它们的增益截面比Nd：YAG高得多，尤其是它们能均匀的掺入较高浓度的钕离子，使LD泵浦微片激光性能有更大提高，因而引起人们的特别关注。目前，这两种新晶体的LD泵浦微片激光性能已有一些报道，但对不同钕离子浓度，不同厚度微片等条件下系统的研究LD泵浦的激光性能尚未见报道。本论文主要对Nd：LuVO₄和Nd：GdVO₄两种激光晶体在中小泵浦功率LD端面下的多种激光性能进行了系统的测试和理论分析。实验使用了不同钕离子浓度，不同厚度微片样品60余块，实验结果表明该类晶体具有广阔的应用前景。本论文主要研究内容包括： 1．简要介绍了DPSSL主要特性、优势、应用及发展现状；对DPSSL制作中目前比较常用的固体激光材料的特点进行了分析对比，并指出了掺钕钒酸盐系列的激光晶体，特别是LuVO₄和GdVO₄两种新型晶体，具有优良的LD泵浦微片激光性能。 2．从增益介质中饱和光强的微分方程出发，导出了对LD泵浦微片激光器的基频输出功率、阈值泵浦功率和斜效率的理论表达式；采用高、低功率两种LD分别对多种Nd：GdVO₄和Nd：LuVO₄微片样品的基频输出进行了系统测试，确定了微片的最佳基频输出所对应的钕浓度、厚度以及透过率；研究了LD温度变化和微片热效应对晶体基频输出功率的影响。在2W泵浦功率条件下，Nd：GdVO₄和

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摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
第一章绪论  10-20
  §1.1 激光二极管泵浦固体激光器  10-11
  §1.2 激光二极管泵浦固体激光器的发展及历史现状  11
  §1.3 激光二极管泵浦的固体激光材料  11-12
  §1.4 几种重要的掺钕激光晶体  12-17
  §1.5 激光二极管泵浦微片激光器  17
  参考文献  17-20
第二章 LD端面泵浦Nd：LuVO_4、Nd：GdVO_4晶体激光器的基频输出特性  20-39
  §2.1 基频输出特性的理论分析  20-25
  §2.2 两微片基频输出特性的实验研究  25-35
    §2.2.1 低泵浦光功率下的基频输出特性  26-32
    §2.2.2 高泵浦功率下的基频输出特性  32-35
  §2.3 提高样品散热条件对基频输出特性的影响  35-36
  §2.4 本章小结  36-37
  参考文献  37-39
第三章 LD端面泵浦Nd：LuVO_4、Nd：GdVO_4晶体激光器的倍频输出特性  39-49
  §3.1 腔内倍频输出特性的理论分析  39-41
  §3.2 平-凹腔腔内倍频的实验研究  41-47
    §3.2.1 谐振腔的设计  41
    §3.2.2 实验装置  41-42
    §3.2.3 实验结果及讨论  42-47
  §3.3 本章小结  47-48
  参考文献  48-49
第四章 LD端面泵浦Nd：LuVO_4、Nd：GdVO_4晶体激光器被动调Q输出特性  49-62
  §4.1 GaAs被动调Q机理及被动调Q兼输出耦合的速率方程  49-53
  §4.2 LD端面泵浦1 06μm被动调Q微片激光器实验研究  53-60
    §4.2.1 GaAs被动调Q实验装置  53
    §4.2.2 实验结果与讨论  53-60
  §4.3 本章小结  60
  参考文献  60-62
第五章总结  62-64
致谢  64-66
攻读硕士期间发表和待发表的论文  66-67
学位论文评阅及答辩情况表  67

Nd：LuVO_4、Nd：GdVO_4晶体微片LD端面泵浦激光性质研究

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