【摘 要】
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二极管泵浦全固态被动调Q激光器具有结构紧凑、转换效率高及稳定性好等优势,能够产生窄脉宽、高重频、高峰值功率、高光束质量的脉冲激光,在医疗健康、空间通信、工业加工及军事武器等领域具有广泛的应用前景。通常,调Q激光的脉冲峰值功率具有良好的一致性,这是调Q激光性能优异的衡量标准之一。然而,对于某些特殊应用领域,如混沌脉冲激光雷达,则需要调Q激光具有时变脉冲峰值功率。目前关于全固态被动调Q激光器输出特性的
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二极管泵浦全固态被动调Q激光器具有结构紧凑、转换效率高及稳定性好等优势,能够产生窄脉宽、高重频、高峰值功率、高光束质量的脉冲激光,在医疗健康、空间通信、工业加工及军事武器等领域具有广泛的应用前景。通常,调Q激光的脉冲峰值功率具有良好的一致性,这是调Q激光性能优异的衡量标准之一。然而,对于某些特殊应用领域,如混沌脉冲激光雷达,则需要调Q激光具有时变脉冲峰值功率。目前关于全固态被动调Q激光器输出特性的研究主要集中在单周期振荡动力学状态（即输出脉冲峰值功率不随时间变化）,而对于激光器处于其它非线性动力学（即输出脉冲峰值功率随时间变化）输出状态的报道相对较少。因此,有必要对全固态被动调Q激光器的非线性动力学特性开展研究。本文基于四能级速率方程模型,从理论上研究了二极管泵浦全固态被动调Q Nd:YAG/Cr4+:YAG激光器的非线性动力学特性。数值仿真结果表明:泵浦速率、腔内光子往返损耗、输出耦合镜的反射率以及腔内光子往返时间是影响激光器非线性动力学特性的关键参数。在不同的参数下,通过对输出激光的时间序列、功率谱以及庞加莱截面图进行分析,揭示了一些典型的动力学态特征;连续变化参量数值,激光器可呈现多种动力学演化路径。具体结果为:（1）固定激光器的其他关键参数,设置不同的泵浦速率参数值,激光器可以工作在单周期态、倍周期态、多周期态以及混沌态。当泵浦速率在609.60794 s-1到609.60807 s-1范围内连续变化时,激光器可呈现由周期态到混沌的单向演化路径,而当泵浦速率在609.00042 s-1到609.00047 s-1范围内连续变化时,可呈现由混沌进入周期态的反向演化路径。（2）固定激光器的其他关键参数,在腔内光子往返损耗取不同值的条件下,激光器可呈现出单周期、倍周期、多周期以及混沌动力学状态。当腔内光子往返损耗在0.04884到0.04888范围内连续变化时,激光器可呈现由周期态到混沌的单向演化路径,当腔内光子往返损耗在0.04151到0.04156范围内连续变化时,可呈现由混沌进入周期态的反向演化路径。（3）固定激光器的其他关键参数,当输出耦合镜的反射率取不同值时,激光器可展现出单周期、倍周期、多周期以及混沌脉冲等动力学行为。当输出耦合镜的反射率在0.88157到0.88161范围内连续变化时,激光器可呈现由周期态到混沌的单向演化路径,当输出耦合镜的反射率在0.86765到0.86770范围内连续变化时,可呈现由混沌进入周期态的反向演化路径。（4）固定激光器的其他关键参数,变化腔内光子往返时间参数值,激光器可呈现出单周期、倍周期、多周期以及混沌动力学状态。当腔内光子往返时间在856.3001 ps到856.3006 ps范围内连续变化时,激光器可呈现由周期态到混沌的单向演化路径,当腔内光子往返时间在838.7027 ps到838.7032 ps范围内连续变化时,可呈现由混沌进入周期态的反向演化路径。
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