【摘 要】
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2μm激光匹配CO2和水分子吸收峰,在大气传输方面优越。因此该波段的窄线宽激光具有重要的研究意义。现已应用于激光通信、激光遥感、激光医疗、光学参量振荡器（OPO）、激光光谱学等领域。本文基于法拉第旋光效应搭建了四面矩形Tm,Ho:YLF单纵模激光器,利用声光调制技术获得脉冲单频光,并利用掺铥光纤对其进行放大,最终实现了重频、脉宽和波长可调的单频激光输出。本文的主要研究内容如下:1、分析了Tm,Ho
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2μm激光匹配CO2和水分子吸收峰,在大气传输方面优越。因此该波段的窄线宽激光具有重要的研究意义。现已应用于激光通信、激光遥感、激光医疗、光学参量振荡器（OPO）、激光光谱学等领域。本文基于法拉第旋光效应搭建了四面矩形Tm,Ho:YLF单纵模激光器,利用声光调制技术获得脉冲单频光,并利用掺铥光纤对其进行放大,最终实现了重频、脉宽和波长可调的单频激光输出。本文的主要研究内容如下:1、分析了Tm,Ho:YLF激光晶体的物理特性与光谱特性,选取了788nm半导体激光作为泵浦源。以准三能级系统为基础,建立了Tm,Ho:YLF激光晶体作为增益介质的激光器速率方程,分析了泵浦光斑,输出镜透过率和上转换系数对环形腔Tm,Ho:YLF激光器输出性能产生的影响。建立了单端泵浦情况下板条状Tm,Ho:YLF晶体热模型,模拟仿真了在不同泵浦功率下晶体内部温度分布和端面热应力分布情况,并计算出了晶体的阈值断裂泵浦功率。利用晶体内部产生的光程差,计算了Tm,Ho:YLF晶体在不同泵浦光束腰半径和功率下的热焦距大小。2、基于法拉第旋光效应搭建了环形腔Tm,Ho:YLF单纵模激光器。输出最大功率为135m W,对应的中心波长为2051.1nm的单纵模激光。光束质量因子M~2为1.08。通过旋转F-P标准具,实现了波长2049.8～2053.7nm连续可调,覆盖了CO2气体分子的吸收峰。利用声光调制技术搭建了腔外脉冲光产生装置,将连续单频光转换为脉冲单频光。3、介绍了铥光纤的光谱特性,以准三能级系统为基础,建立了掺铥光纤放大器速率方程,分析了铥离子掺杂浓度、铥光纤长度和泵浦功率对种子光功率放大产生的影响。搭建了铥光纤放大器,获得了重频为10KHz～60KHz,脉宽为1.67μs～90μs连续可调的激光输出,实现了在重频为10KHz,脉宽为10μs的单频激光输出。此时单脉冲能量0.25m J。本文报道了基于旋光效应搭建的Tm,Ho:YLF激光器,并且输出了稳定的单纵模激光。相较于其它放大系统,本文基于腔外声光调制技术和铥光纤放大器将种子光进行了放大,结构简单,稳定性好。输出的单频光重频、脉宽和中心波长很大范围内可调,具有一定的研究价值。
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