ld泵浦1.5μm微型固體激光器的研究

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1、中文圖書分類號：TN248密級：公開UDC：535學(xué)校代碼：10005工程碩士學(xué)位論文M.E.DISSERTATION論文題目：LD泵浦1.5μm微型固體激光器的研究論文作者：張宇露領(lǐng)域：光學(xué)工程指導(dǎo)教師：雷訇副教授論文提交日期：2016年6月UDC：535學(xué)校代碼：10005中文圖書分類號：TN248學(xué)號：S201313038密級：公開北京工業(yè)大學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位論文（全日制）題目：LD泵浦1.5μm微型固體激光器的研究英文題目：RESEARCHONLDPUMPED1.5μmMINIATURESOLIDSTATELASER論文作者：張宇露學(xué)

2、科專業(yè)：光學(xué)工程研究方向：能量光電子申請學(xué)位：工程碩士專業(yè)學(xué)位指導(dǎo)教師：雷訇副教授所在單位：激光工程研究院答辯日期：2016年6月授予學(xué)位單位：北京工業(yè)大學(xué)獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京工業(yè)大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。簽名：張宇露日期：2016年6月4日關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全

3、了解北京工業(yè)大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；學(xué)校可以公布論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。（保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）簽名：張宇露日期：2016年6月4日導(dǎo)師簽名：雷訇日期：2016年6月4日摘要摘要波長為1.5μm的被動調(diào)Q固體激光器具備體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、光束質(zhì)量好、對人眼安全等優(yōu)點。其輸出的納秒級脈沖激光，可廣泛應(yīng)用于激光測距、光通信、光傳感、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中，因此對該激光器的研究十分有意義。本文采用LD端面泵浦鉺鐿共摻磷酸鹽玻璃被動調(diào)Q

4、的方式，得到1.5μm的脈沖激光輸出。對該激光器進行了理論和實驗研究，并實現(xiàn)其工程實用性。具體研究內(nèi)容如下：1、理論分析Er3+/Yb3+共摻磷酸鹽玻璃的發(fā)光特性。在考慮上轉(zhuǎn)換效應(yīng)的情況下，修正Er3+/Yb3+共摻磷酸鹽玻璃的速率方程。將光場進行平頂分布近似和高斯分布近似，討論上轉(zhuǎn)換效應(yīng)對激光輸出的影響，并進行實驗驗證。2、通過計算分析得出影響被動調(diào)Q激光輸出能量、脈寬的參數(shù)。根據(jù)Degnan被動調(diào)Q理論，得到激光輸出單脈沖能量最大時輸出鏡反射率、增益介質(zhì)長度、泵浦光斑半徑的取值范圍，為實驗優(yōu)化提供有效數(shù)據(jù)。3、基于計算模擬對整形透鏡的

5、焦距進行選擇。通過ZEMAX光學(xué)軟件非序列模擬得到不同焦距下整形后泵浦光斑的半徑、焦深、焦斑距離泵浦源的位置。結(jié)合被動調(diào)Q理論分析得出實驗中整形透鏡焦距選取的范圍。泵浦光斑位置以及焦深，提供了增益介質(zhì)的安放位置和可調(diào)諧范圍，在實驗優(yōu)化中有效節(jié)約調(diào)節(jié)光路的時間。4、依據(jù)理論分析，對不同整形透鏡焦距、增益介質(zhì)長度、輸出鏡反射率進行大量優(yōu)化實驗，最終確定激光器各個參數(shù)。實驗優(yōu)化后獲得單脈沖能量為132μJ，脈寬6ns，峰值功率20kW以上的人眼安全激光輸出。該激光器光光轉(zhuǎn)換效率為1.5%，激光中心波長為1535nm，線寬小于0.02nm，光束質(zhì)

6、量因子M2約為1.3，激光輸出的不穩(wěn)定度小于4%。5、研究并實現(xiàn)增益介質(zhì)與被動調(diào)Q晶體的鍵合?；趯嶒灚@得的參數(shù)對激光器整體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，保證整機安裝簡單易行。并且對整機溫度適應(yīng)性等性能進行了測試，最終獲得工程實用性強、可靠性高、微型化的人眼安全激光器。關(guān)鍵詞：鉺鐿共摻磷酸鹽玻璃；單脈沖能量；被動調(diào)Q；晶體鍵合；微型化；IAbstractAbstractWavelengthof1.5μmpassivelyQ-switchedsolid-statelasershavesmallsize,lowcost,simplestructure,goo

7、dbeamquality,eye-safeandotheradvantages.Theyoutputnanosecondpulselaser,thelasercanbewidelyusedinlaserranging,opticalcommunications,opticalsensing,medicaltreatmentandsoon.Ithassignificancetostudy1.5μmLD-pumpederbiumytterbiumco-dopedphosphateglassofpassiveQ-switchedlaser.In

8、thispaper,LDend-pumpederbium-ytterbiumco-dopedphosphateglassbypassivelyQ-switchedtogetthepulseof