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激光二极管泵浦的高峰值功率、窄脉宽的固体激光器,尤其是脉宽小于1ns的固体激光器,在激光微加工、非线性光学、光电对抗、激光雷达和激光三维成像、DNA分析、生物化学、污染监测等研究领域有着广泛的应用,因此对窄脉宽激光器的研究有着重要的应用价值。
本文围绕着产生一种结构紧凑、稳定可控、高峰值功率、窄脉宽全固态激光器进行了理论和实验研究。具体研究内容包括:1.研究了一些可以压窄激光脉宽的主要方法,并对其各自的特点进行对比分析,最后本文确定采取端面泵浦电光调Q的方式实现窄脉宽输出。
2.从优化的电光调Q理论出发,分析了调Q激光器中的小信号增益系数和脉冲宽度、峰值功率脉冲能量的及输出镜最佳透过率的关系,并对影响脉宽的各个参量进行了数值计算和分析。通过理论模拟得出要实现的脉宽同腔长及所需要的小信号增益系数的关系。
3.对适合LD泵浦的主要晶体材料及常用电光晶体材料的特性进行了阐述,进行了对比分析,并详细介绍了实验中用到的Nd:YVO4和RTP这两种晶体。
4.实验采用短谐振腔、光纤耦合输出的准连续LD端面泵浦Nd:YVO4晶体退压式电光调Q。Nd:YVO4晶体掺杂浓度为0.5％,晶体尺寸为3×3×4.3mm3,在输出镜透过率70％,谐振腔物理长度20mm,泵浦脉宽t=130μs,泵浦电流2.5A,重复频率1-1kHz时得到了脉宽是3.44ns、峰值功率60KW、脉冲能量66μJ的基模激光输出。