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LD泵浦被动调Q激光器在实现高重频(kHz量级)窄脉宽(亚ns到ns量级)激光输出方面有着独特于主动调Q的优势:结构简单,体积小,成本低,因此广泛应用于激光雷达系统、生物光电医学、精细加工、环境监测等领域。 但由于调Q晶体自身的参数限制和其对稳定性的高要求,被动调Q在如何实现特定重频范围下窄脉宽脉冲的稳定输出方面并不能轻易实现,仍具有现实的研究价值。其中首要考虑的就是实现调Q判据所需要满足的一个条件:增益晶体上的有效光束面积大小和被动调Q可饱和吸收体上的有效光束面积大小的比值应该与增益晶体的参数(如掺杂浓度和尺寸)和可饱和吸收体上的参数(初始透过率)形成一定的匹配关系。 根据以上调Q判据的要求和激光速率方程关于输出脉宽的推导结果,本论文着眼于谐振腔的设计,从理论上模拟分析了不同腔型下腔内光斑大小的变化曲线,由此选择利于实现调Q的腔型进行进一步的理论计算,得出激光输出参数(如平均功率和脉宽大小)与激光增益晶体Nd∶YVO4掺杂浓度及可饱和吸收体Cr4+∶YAG晶体初始透过率的变化关系曲线。本论文实验分四个部分,分别采用平-平直腔、平-凹-平四镜折叠腔、凹-平直腔和平-凹直腔四种腔型装置进行实验观察,对比不同腔型下的激光输出特性(包括重复频率、输出平均功率和脉冲宽度等输出参数),以此验证理论分析的可行性。论文的最后,根据以上实验结果的分析,总结了实现被动调Q激光器研制的几点关键技术。