基于Tm摻雜激光晶體被動(dòng)調(diào)Q速率方程理論研究.pdf

1、激光二極管(LD)泵浦的被動(dòng)調(diào)Q固體激光器，具有全固化、體積小、重頻高、脈寬窄等優(yōu)點(diǎn)。其產(chǎn)生的高重頻、窄脈寬脈沖激光在遠(yuǎn)程測(cè)量、三維成像、環(huán)境監(jiān)測(cè)等很多領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用。LD泵浦的高重復(fù)頻率、高平均功率2μm激光，由于人眼安全和大氣穿透性好等特點(diǎn)，在遙感探測(cè)、激光測(cè)距、相干多普勒雷達(dá)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。 本論文采用Cr2+：ZnSe飽和吸收體作為被動(dòng)調(diào)Q激光器的調(diào)Q晶體，理論研究基于Tm摻雜激光晶體被動(dòng)調(diào)Q固體激光

2、器的脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)特性。在考慮飽和吸收體激發(fā)態(tài)吸收的前提下，建立了Cr2+：ZnSe被動(dòng)調(diào)Q摻Tm3+激光器的耦合速率方程組。在腔內(nèi)光場(chǎng)分布為平面波近似的條件下，通過(guò)對(duì)速率方程組求解，明確地給出了被動(dòng)調(diào)Q脈沖的能量、峰值功率和脈寬等參量的解析表達(dá)式，直觀地描述了脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)特性隨系統(tǒng)參數(shù)的變化規(guī)律，并進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)值研究。為了更精確的分析調(diào)Q激光脈沖特性，進(jìn)一步考慮了腔內(nèi)光場(chǎng)、增益介質(zhì)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度、調(diào)Q晶體Cr2+：ZnSe的基態(tài)和激發(fā)態(tài)粒子數(shù)

3、密度的空間分布，對(duì)速率方程組做了必要的修正。通過(guò)數(shù)值求解修正的速率方程組，得到了增益介質(zhì)、調(diào)Q晶體和諧振腔的相關(guān)參數(shù)，以及ωp/ωι，等對(duì)輸出激光脈沖的影響。 根據(jù)Cr2+：ZnSe被動(dòng)調(diào)Q的Tm3+，Ho3+共摻固體激光器的抽運(yùn)與調(diào)Q機(jī)理，建立了簡(jiǎn)化的被動(dòng)調(diào)Q激光速率方程組。針對(duì)不同的抽運(yùn)光強(qiáng)，數(shù)值模擬了脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間動(dòng)力學(xué)過(guò)程及輸出脈沖波形。研究了Tm3+，Ho3+共摻激光晶體的輸入飽和特性，分別在考慮Tm3+—Ho3+上轉(zhuǎn)