论文部分内容阅读
激光二极管（Laser Diode,简称LD）泵浦的调Q固态激光器具有结构紧凑、稳定性好、寿命长等优点，用大功率LD作为泵浦源，可以获得高重复频率、大峰值功率的窄脉冲激光，这在激光测量、光电对抗、激光遥感、激光医疗等领域有着非常广阔的应用前景。我们针对光电对抗的应用要求对大功率LD泵浦的调QNd:YAG激光器进行了相当深入的研究。 首先我们从速率方程出发对调Q激光器的理论进行了分析研究，建立了主动调Q和被动调Q的理论和Q参数的优化设计，并对声光调Q以及被动饱和调Q的特性和模型进行了优化。通过运用拉格朗日乘数法，设定一个表征系统增益和损耗的比值参数z，解调Q的基本方程，得到单脉冲能量取最大值时调Q的各种参数。 实验中我们分别设计了两种调Q系统，包括声光开关调Q和Cr4+:YAG被动饱和吸收调Q。实验中采用了传统的平凹谐振腔，针对声光调Q和Cr4+:YAG被动调Q的特性进行了分析和研究。 实验中得到的调Q脉冲的脉宽在22～60ns之间，单脉冲能量在10uJ～40uJ。通过优化设计谐振腔，精细调节调Q元件参数和谐振腔腔镜位置，得到了以下实验结果： （1）我们进行了平凹腔连续波输出特性的研究，通过优化设计模式匹配的谐振腔的优化设计，得到了最大输出功率为8.52W的1064nm激光输出，斜效率为54％，在利用声光调Q在重复频率为5kHz，泵浦功率为5.9W时，脉宽为32ns，平均功率为1.21W，峰值功率为7.58kW的激光脉冲。 （2）利用不同透过率的输出镜，通过测量它们的谐振阈值而得到腔内的损耗为12.4％。这个损耗比较大，可能是由于声光调Q器件的布拉格角调整的不准确造成。 （3）实现了在大功率泵浦、无水冷的情况下Cr4+:YAG饱和吸收体被动调Q，得到了最小脉宽为22ns、重复频率为23kHz、峰值功率为3.5kW的激光脉冲输出，脉冲的稳定性为±6％。 （4）验证了泵浦功率与输出脉宽、峰值功率、平均功率的关系，并进行了理论与实验结果的对比，分析了理论与实验差别的原因。 （5）针对实验中发现的脉冲序列调制、尾脉冲等现象进行了分析与讨论。