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DPL微片被动调Q激光器的数学仿真与实验研究

作　者: 时光
导　师: 廖云
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: Cr4+:Nd3+:YAG 液相外延微片被动调Q
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

近年来,掺Cr⁴⁺离子的各种晶体作为被动调Q 开关受到了广泛的关注,它们具有很宽的吸收带和良好的饱和吸收性质,恢复时间较长,光化学性质稳定,无退化现象,热导性好,损伤阈值高。特别是Cr⁴⁺离子和激光增益离子双掺的晶体做成的微片调Q 激光晶体已经成了研究的热点。本论文介绍了DPL 高重频、高功率Cr⁴⁺: Nd³⁺:YAG 双掺微片被动调Q 激光器的数值仿真分析和实验研究工作。首先,在理论分析的基础上,对通常的调Q 速率方程组做了改进,改进后的方程组仿真验证结果更接近于实验结果。然后,根据改进后的速率方程组,对微片被动调Q 二极管泵浦固体激光器进行了数值优化。计算出了微片调Q 脉冲的峰值功率,单脉冲能量,脉冲宽度,重复频率等数值解。从理论上分析了饱和吸收体的长度,晶体通光半径等五个参数对于峰值功率、单脉冲能量、脉冲宽度和重频的影响。开展了以Nd³⁺:YAG 为基片液相外延Cr⁴⁺:YAG 的双掺微片调Q 实验研究工作,在连续泵浦情况下,得到了输出脉冲重频7-40KHz,脉宽1.66-1.99ns 左右的光脉冲的初步实验结果。此项实验在国内尚未见报道。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-12
  1.1 课题研究的背景和意义  8-9
  1.2 二极管泵浦被动调Q 微片激光器的国内外发展动态  9-10
  1.3 本论文的主要工作  10-12
第二章微片被动调Q 激光器的工作原理  12-22
  2.1 激光工作物质  12-16
    2.1.1 物理性能及光谱特性  12-14
    2.1.2 能级结构  14-15
    2.1.3 激光特性  15-16
  2.2 饱和吸收体  16-18
  2.3 被动调Q 激光器的调Q 过程  18
  2.4 CR:YAG 被动调Q 的二极管泵浦ND:YAG 微片激光器  18-22
    2.4.1 热键合法  19-20
    2.4.2 液相外延法  20-22
第三章被动调Q 微片激光器的计算机仿真  22-37
  3.1 速率方程组分析  22-25
  3.2 被动调Q 速率方程组的三点改进  25-27
  3.3 编程思路  27-33
    3.3.1 仿真算法  27-29
    3.3.2 实现方法  29-30
    3.3.3 程序流程  30-33
  3.4 仿真结果及结果分析  33-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章微片被动调Q 参数的理论优化  37-48
  4.1 调Q 输出参数的解析解推导  37-41
  4.2 参数优化程序设计  41
  4.3 程序设计的流程图  41-42
  4.4 优化参数的设定  42-43
  4.5 参数优化图形及分析  43-46
  4.6 本章小结  46-48
第五章外延微片被动调 Q 实验  48-61
  5.1 实验对象  48-50
    5.1.1 液相外延方式制备的微片  48
    5.1.2 热键合方式制备的微片  48-49
    5.1.3 饱和吸收体基态粒子浓度的计算  49-50
    5.1.4 镀膜要求  50
  5.2 实验装置  50-53
    5.2.1 泵浦源  50-51
    5.2.2 电流驱动  51-52
    5.2.3 测量仪器  52-53
  5.3 实验结果  53-57
  5.4 实验结果分析  57-60
    5.4.1 仿真与实验差异分析  57-58
    5.4.2 外延微片与键合微片实验结果差异分析  58-60
  5.5 实验存在的问题及进一步的工作  60
  5.6 本章小结  60-61
第六章结论  61-62
参考文献  62-64
致谢  64-65
个人简历及攻读硕士学位期间发表的论文  65
  个人简历  65
  攻读硕士学位期间发表的论文  65

DPL微片被动调Q激光器的数学仿真与实验研究

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