【摘 要】
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Tm3+与Ho3+是2μm激光的重要激活离子，其辐射波长在1.8μm~2.1μm附近，处于人眼安全波段和水分子吸收峰附近且在大气中透过率高，故在医学、遥感探测、激光雷达和利用非线性晶体
【出 处】
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中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）
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Tm3+与Ho3+是2μm激光的重要激活离子，其辐射波长在1.8μm~2.1μm附近，处于人眼安全波段和水分子吸收峰附近且在大气中透过率高，故在医学、遥感探测、激光雷达和利用非线性晶体实现波长转换产生中红外激光等方面具有重要的应用前景。本论文主要基于光纤体块混合技术，可调谐掺Tm光纤激光器作为泵浦源，共振泵浦Ho:YAG固体激光器。理论上，主要有三部分工作：首先，基于Ho3+的准三能级理论，分析了1907nm泵浦或1933nm“翼泵浦”结构下的Ho激光阈值功率和输出特性；其次，根据Ho:YAG晶体的温度特性和热透镜效应，分析了晶体热透镜焦距与泵浦功率的关系；最后，基于激光谐振腔的稳定性条件，分析了单棒和双棒串联Ho:YAG激光谐振腔的稳定区域。实验上，主要研究了可调谐掺Tm激光器和Ho:YAG固体激光器的输出特性。分别搭建了单级振荡可调谐掺Tm光纤激光器和基于主振荡功率放大(MOPA)结构的可调谐掺Tm光纤放大器实验装置。基于光纤体块混合技术，以可调谐掺Tm光纤激光器作为泵浦源，搭建了“翼泵浦”条件下的Ho:YAG固体激光器。对于单级振荡掺Tm激光器，在>140nm (1926~2070nm)的调谐范围内，输出功率均超过52W。对于MOPA系统，获得了调谐范围>140nm (1936~2081nm)的激光输出，且在>100nm (1962~2066nm)的调谐范围内，最大种子功率为3.1W时，输出功率均超过54W。对于Ho:YAG固体激光器，研究了单棒和双棒串联Ho:YAG激光输出特性。在单棒Ho:YAG激光器中，采用5%和10%透过率的输出耦合镜，分别获得了19.5W的2124nm和20.2W的2092nm的连续激光输出。为提高增益介质对泵浦光的吸收，采用两个Ho:YAG晶体腔内串联结构，获得输出功率为24.2W、中心波长为2124nm的连续激光输出。
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