【摘 要】
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波长在1.4μm以上波段的激光,由于较高的水吸收率,所以对人眼的损伤阈值较高,即具有人眼安全特性,人眼安全激光在雷达、医学和通信等领域具有重要的应用。目前,主要采用两种
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波长在1.4μm以上波段的激光,由于较高的水吸收率,所以对人眼的损伤阈值较高,即具有人眼安全特性,人眼安全激光在雷达、医学和通信等领域具有重要的应用。目前,主要采用两种手段来获得人眼安全激光,第一种是直接泵浦掺杂稀土离子的激光增益介质获得,第二种是利用非线性频率变换技术将其他波段的激光转换为人眼安全波段激光;本文采用的是第一种方法来获得人眼安全激光。长期以来,基于直接下转换方法获得的人眼安全钕离子激光的研究,主要集中在1.4μm波段,对应4F3/2←4I13/2能级跃迁,然而实际上1.4μm波段的水吸收仍然较弱。本文介绍了四能级系统的速率方程,并采用已广泛商业化的808nm半导体激光器作为泵浦源,研究了以钕离子4F3/2能级为激光上能级,4115/2为激光下能级的1.8μm波段人眼安全激光。我们用钕激光材料包括Nd:YAG晶体、Nd:LuYAG(Nd:LYAG)混晶、Nd:LuGdAG(Nd:LGAG)混晶、Nd:LuAG 晶体和Nd:LuAG陶瓷材料中均获得了 1.8μm激光输出。通过对这些Nd激光材料的比较研究,发现Nd:YAG晶体表现出最佳的激光性能。本文中实现的激光波长都具有相对较大的量子亏损,因此对应的无辐射跃迁产生的热效应将比较严重。基于此,本文利用热传导方程,理论上分析了激光材料的热光特性;数值模拟了晶体的长度、激光波长、激光材料的热传导率和泵浦光斑的尺寸对激光材料热效应的影响。本文所研究的1.8μm钕激光从某种程度上部分弥补了当前1.6μm铒离子激光和2μm铥离子激光之间的波长空白,具有潜在的应用价值。
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