【摘 要】
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Pr3+:YLF晶体是近几年来科研工作者研究的热门晶体。它的发射光谱范围为450-750纳米,几乎覆盖了所有可见光波长。它是获得连续可见光波段激光器以及紫外光波段商用激光器的重要激光介质。在晶体物理学、激光全息显示、数据存储、量子计算、生物医学和红、绿、蓝三原色的激光显示,蓝绿激光水下通信和照明等方面有重要应用。目前对Pr3+:YLF晶体的研究主要集中在波长特性方面,对其热效应和高阶模等方向的研究
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Pr3+:YLF晶体是近几年来科研工作者研究的热门晶体。它的发射光谱范围为450-750纳米,几乎覆盖了所有可见光波长。它是获得连续可见光波段激光器以及紫外光波段商用激光器的重要激光介质。在晶体物理学、激光全息显示、数据存储、量子计算、生物医学和红、绿、蓝三原色的激光显示,蓝绿激光水下通信和照明等方面有重要应用。目前对Pr3+:YLF晶体的研究主要集中在波长特性方面,对其热效应和高阶模等方向的研究却很少,而介质晶体的热效应是激光系统重要的性能问题。当谐振腔内部的目标光束处于稳定运转状态时,晶体介质内部会产生层次分明的温度梯度,导致晶体中各处的折射率有一定的差异和机械形变,从而产生了增益介质的热透镜效应。本文的具体研究内容从以下几个方面展开:研究了采用端面泵浦结构的独特优势,可见光波长中红光、黄光、蓝光等波段的应用价值;分析了各晶体热效应产生的机理、激光器的种类、半导体泵浦的优点,以及目前国内外对Pr3+:YLF晶体的研究进展。研究激光晶体的特异性、激光介质晶体的种类情况;掺镨氟化钇锂晶体的结构特性、粒子特性、核外电子分布、相对应其它晶体、Pr3+:YLF晶体的独特优势;声子能量低、调谐范围宽、上能级寿命长等特点,给出了该晶体的特征参数,并且其有8个发射谱,是可见光范围内具有较多发射谱的晶体之一。对实验可行性进行研究,实验中3W的蓝光LD抽运Pr3+:YLF晶体得到深红光720nm光束,通过对谐振腔的调整,在输出端得到了厄米-高斯光束的高阶高斯模,并给出了厄密高斯函数的理论公式。对Pr3+:YLF晶体热焦距进行测量,同时模拟了晶体内部的温度分布。采用端泵抽运、平凹腔结构,获得720nm单波长的激光输出。在实验研究过程中,第一部分采用热光效应理论探究晶体热效应问题,给出了各个部分精确的晶体热焦距表达式,并得到了热焦距fth的理论值。第二部分使用光束分析仪（CCD相机）测量相关实验数据,求出热焦距fth的实验值。理论上计算得到的热焦距值和实验上计算得到热焦距值几乎一致。研究结果表明Pr3+:YLF晶体有负热透镜效应,为其广泛应用提供了指导;研究过程也为其它晶体热焦距的计算提供了测量方法,这也是本文的创新点之一。
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