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红外与激光工程 2012年第7期41卷 1733-1737页

作者：杨晓涛刘友李文辉鞠有伦哈尔滨工程大学动力与能源工程学院动力装置电控技术研究所黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室黑龙江哈尔滨150001

介绍了一种适合于掺杂ho3+的激光基质,ho:YAlO3(ho:yap)。这种基质相对于现阶段常用的ho:YAG、ho:YLF、ho:GdVO4有着较为明显的优势,吸收谱线较宽、吸收截面大、各向异性、生长周期短、输出功率不易饱和等。通过计算证明了ho:yap作为激... 详细信息

介绍了一种适合于掺杂ho3+的激光基质,ho:YAlO3(ho:yap)。这种基质相对于现阶段常用的ho:YAG、ho:YLF、ho:GdVO4有着较为明显的优势,吸收谱线较宽、吸收截面大、各向异性、生长周期短、输出功率不易饱和等。通过计算证明了ho:yap作为激光晶体的可能性,并实验研究了ho:yap这种新激光晶体的输出特性。当注入Tm:YLF的功率为15.6 W时,得到8.57 W连续输出的、波长为2 118 nm的ho:yap激光。斜率效率达到63.7%,Tm:YLF到ho:yap的转换效率为54.5%,光束质量因子M2为1.39。

关键词： ho:yap 激光器 ho3+ 2μm

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ho:yap单频激光器的研究

Ho:YAP单频激光器的研究

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作者：吴现松哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

2μm单纵模(单频)激光在激光测距、激光医疗、激光雷达等领域都有很重要的作用,由于CO在2μm波段具有很强的吸收带,故2μm激光器还有一个很重要的应用,就是可以作为差分吸收激光雷达和多普勒测风激光雷达种子光激光器。而要满足成为这... 详细信息

2μm单纵模(单频)激光在激光测距、激光医疗、激光雷达等领域都有很重要的作用,由于CO在2μm波段具有很强的吸收带,故2μm激光器还有一个很重要的应用,就是可以作为差分吸收激光雷达和多普勒测风激光雷达种子光激光器。而要满足成为这两者的种子光激光器的条件是单纵模、高功率、窄线宽,故设计本文的ho:yap环形腔激光器。针对窄线宽的要求,设计出腔长为1318 mm的环形腔;针对单纵模的要求,利用旋光器和二分之一波片的工作原理来实现激光器单纵模输出;针对高功率的要求,使用掺杂离子为ho的晶体作为工作物质。本文的具体研究如下所示:首先,将通过研究几种实现单频输出方案的研究现状,分析这几种方案的优缺点,从而提出在平面环形腔中插入隔离器(主要组成是旋光器)或者声光Q的方案。其次,将研究ho:yap晶体的性能,分析ho:yap晶体的热膨胀和导热性,并研究ho的能级跃迁和建立能级速率方程,研究晶体的发射截面和吸收截面,并分析ho:yap晶体的吸收光谱和发射光谱,为后文的研究提供了理论依据。在以上的研究基础上,将研究激光器的环形腔。针对单频激光单纵模的要求,在环形腔内加入旋光器和二分之一波片,使得环形腔激光器单频输出,因而研究激光器的振荡模式、旋光器和二分之一波片的工作原理。由于差分吸收激光雷达有对波长可调谐的要求,故使用标准具进行单频波长调谐,因而针对不同厚度的标准具和标准具倾斜角变化进行仿真,为后文波长调谐提供了理论依据。针对单频激光窄线宽的要求,将研究四镜八字环形腔,总长度达到1318 mm,并研究不同晶体热焦距下的环形腔的光斑大小,以便于后文的研究。最后,将开始ho:yap环形腔激光器的实验部分,研究环形腔激光器的搭建,并在环形腔双向运转时,比较晶体中心处在三种不同的泵浦光斑下的双向出光功率,比较三种不同输出镜透过率下的双向出光功率,并分析三种不同输出镜通过率下的波长和法布里-珀罗(F-P)光谱。在环形腔单向运转时,将比较三种不同输出镜透过率的单频功率,其中输出镜透过率为15%时,单频功率最大为345 mW,光束质量(M )因子为1.04,斜率效率为22.5%。在最大单频功率345 mW时,选取四种不同厚度的标准具进行波长调谐,其中,厚度为0.3 mm的标准具波长调谐范围最大,调谐范围从2116.35 nm到2119.75 nm。当输出镜透过率为15%时,研究在厚度为0.3 mm的标准具下进行单频波长调谐时F-P光谱的变化,经过分析得出,随着波长的变化,F-P光谱的单纵模数量和间距都发生变化。

关键词： 2μm单纵模激光 F-P光谱环形腔激光器标准具 ho:yap

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单掺ho：yap晶体光谱特性和激光实验研究

单掺Ho：YAP晶体光谱特性和激光实验研究

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作者：郑亮亮哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

钬激光器的输出波长处于大气窗口、水的强吸收带和人眼安全区,可用于激光医疗、光电对抗、激光测距和激光雷达等领域,也可以作为光学参量振荡和光学参量放大的抽运源,从而实现更长波段的中红外输出。采用Tm激光器泵浦ho激光器系统,可以... 详细信息

钬激光器的输出波长处于大气窗口、水的强吸收带和人眼安全区,可用于激光医疗、光电对抗、激光测距和激光雷达等领域,也可以作为光学参量振荡和光学参量放大的抽运源,从而实现更长波段的中红外输出。采用Tm激光器泵浦ho激光器系统,可以在常温下实现2μm高功率激光输出。本论文从光谱特性和激光实验方面对ho:yap晶体进行了研究。在理论和光谱特性方面,本文介绍了光致发光理论、晶体场理论、Judd-Ofelt理论和速率方程理论。测量了ho:yap晶体常温下的吸收光谱和荧光光谱,利用Judd-Ofelt理论计算了ho:yap晶体的J-O强度参数、谱线强度、自发辐射寿命、有效吸收截面和积分发射截面,并根据F-L公式,计算了ho离子在yap晶体中的有效发射截面,并根据ho离子的有效吸收截面和有效发射截面,计算出ho:yap晶体的增益截面。ho:yap晶体的J-O数为:Ω=1.85×10,Ω=4.08×10,Ω=2.32×10cm,ho离子5I7能级寿命为4.87ms。根据计算结果,分析了ho:yap晶体作为激光工作物质的发光特性。在激光实验方面,分别进行了以二极管激光器泵浦的Tm:yap激光器、掺Tm3+光纤激光器和Tm:YLF激光器作为泵浦源的ho:yap激光器的实验研究。对于Tm:yap激光器泵浦ho:yap激光器,当注入的泵浦光功率为4.98W时,获得最大输出功率为1.08W的连续激光输出;对于掺Tm光纤激光器泵浦ho:yap激光器,当注入的泵浦光功率为4.32W时,获得最大输出功率为0.41W的连续激光输出;对于Tm:YLF激光器泵浦ho:yap激光器,在连续运转情况下,获得最大输出功率为5.49W的激光输出,在重复频率为10kHz的调Q运转情况下时,获得最大单脉冲能量0.53mJ,相应的脉宽为27ns。当输出镜透过率大于14%时,使用上述任何一种泵浦源时ho:yap激光器输出波长均为2118nm。

关键词： 2μm固体激光器光谱 Judd-Ofelt理论 ho:yap 常温

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常温谐振泵浦ho：yap激光的实验研究

常温谐振泵浦Ho：YAP激光的实验研究

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作者：杨晓涛哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

钬激光器的输出波长处在大气窗口、水的强吸收带和人眼安全区,可用于激光医疗、激光测距、光电对抗和激光雷达等领域,也可以作为光学参量振荡（OPO）和光学参量放大（OPA）的抽运源,从而实现更长波段的中红外输出。采用Tm激光器泵浦ho... 详细信息

钬激光器的输出波长处在大气窗口、水的强吸收带和人眼安全区,可用于激光医疗、激光测距、光电对抗和激光雷达等领域,也可以作为光学参量振荡（OPO）和光学参量放大（OPA）的抽运源,从而实现更长波段的中红外输出。采用Tm激光器泵浦ho激光器系统,可以在常温下实现2μm高功率激光输出。本论文主要通过实验来研究ho:yap晶体的激光特性。在理论方面,介绍了固体激光工作物质偏振吸收光谱和偏振荧光光谱的测量方法,并根据测量得到的数据通过计算得到常温下ho:yap晶体的有效吸收、发射截面。根据谐振腔理论,分析讨论了谐振腔中各参数对模式匹配的影响,并通过数值模拟的方法,分析了输出镜曲率半径对谐振腔稳定性及激光光斑半径大小的影响,最终设计出适合ho:yap晶体的激光谐振腔。在激光实验方面,首先利用LD做泵浦源,设计并获得了不同功率的Tm:YLF激光器。然后利用Tm:YLF激光器和Tm光纤激光器做泵浦源来泵浦掺杂浓度为0.5at.%和1at.%的ho:yap晶体。利用Tm:YLF激光器做泵浦源,对掺杂浓度为0.5at.%,尺寸为4×4×35mm的ho:yap晶体进行激光实验,当注入功率为20.3W时,得到了10.3W连续激光输出,激光输出波长为2.12μm,并利用声光调制手段在谐振腔内加入声光调制晶体,得到了不同的重复频率下的脉冲激光输出,当重复频率为10KHz时,最大单脉冲能量为0.95mJ,脉冲宽度25ns。利用Tm光纤激光器做泵浦源,对掺杂浓度为1at.%,尺寸为4×4×20mm的ho:yap晶体进行激光实验,当注入功率为9.6W时,得到了3.91W的连续激光输出,激光输出波长为2.12μm。最后对论文理论和实验方面所作的工作进行总结。并对实验中存在的和有待研究的问题提出建议。

关键词： 2μm固体激光器 Tm:YLF ho:yap 常温光纤激光器

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A narrow-linewidth continuous wave ho:YALO_3 laser with Fabry–Perot etalons

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Chinese Physics B 2014年第3期23卷 289-292页

作者：杨晓涛 Harbin Engineering University

A narrow linewidth continuous wave ho：yap laser with two Fabry-Perot etalons pumped by a Tm：YLF laser is reported. The maximum output power reaches 8.3 W when the incident pump power is 15.8 W, with 52.5% optical-to- optical conversion efficiency and 62.6% slope efficiency. A stable laser output at 2118.1 nm is achieved, with a linewidth less than 0.4 nm （full width at half maximum）. The beam quality factor is M2- 1.25, measured by the traveling knife-edge method.

关键词： solid state lasers Tm:YLF ho:yap Fabry-Perot etalons

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