處于大氣傳輸窗口的2μm波段、中紅外3-5μm波段和長波紅外8-12μm波段激光在激光雷達、激光成像、化學遙感、環(huán)境監(jiān)測、激光醫(yī)療和國防軍事等領域都有廣闊的應用前景。在實現(xiàn)寬調諧的高功率中長波紅外固體激光輸出方面,光學非線性頻率變換技術具有明顯的技術優(yōu)勢。在可實現(xiàn)中長波紅外激光輸出的非線性晶體中,磷鍺鋅（ZnGeP₂,ZGP）晶體具有機械強度高、熱導率好和有效非線性系數(shù)高的優(yōu)點,是目前獲取中長波紅外激光的首選介質。本論文優(yōu)化提升了2.09μm Ho:YAG激光器的輸出性能,并以之為泵浦源,對ZGP光學參量振蕩器（Optical Parametric Oscillator,OPO）和光學參量放大器（Optical Parametric Amplifier,OPA）進行了研究,最終獲得了超過100W的3-5μm和超過10W的8-10μm中、長波紅外激光輸出。在理論和實驗上對Ho:YAG固體激光器進行了研究。建立了單摻Ho:YAG激光器輸出性能評估的理論分析模型,結合泵浦源、諧振腔和Ho:YAG晶體的參數(shù),分析了相關參數(shù)對激光器輸出性能的影響,理論上給出了各個參數(shù)的優(yōu)化... 

【文章頁數(shù)】：133 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 單摻Ho~(3+)離子 2μm激光器的發(fā)展狀況
        1.2.1 單摻Ho~(3+)石榴石激光器
        1.2.2 單摻Ho~(3+)氟化物激光器
        1.2.3 單摻Ho~(3+)硅酸鹽激光器
        1.2.4 單摻Ho~(3+)釩酸鹽激光器
    1.3 中長波紅外固體激光器研究現(xiàn)狀
        1.3.1 常用的中長波紅外非線性光學晶體
        1.3.2 3-5μm ZGP中波紅外固體激光器
        1.3.3 8-10μm ZGP長波紅外固體激光器
    1.4 對國內外研究現(xiàn)狀分析
    1.5 本論文的主要研究內容
第2章 高功率Ho:YAG固體激光器理論和實驗研究
    2.1 引言
    2.2 Ho:YAG晶體物理及光譜特性分析
        2.2.1 Ho:YAG晶體物理特性分析
        2.2.2 Ho:YAG晶體光譜特性分析
    2.3 連續(xù)波運轉Ho:YAG激光器速率方程理論研究
        2.3.1 連續(xù)波運轉Ho:YAG激光器速率方程組的建立和求解
        2.3.2 連續(xù)Ho:YAG激光器輸出性能的建模分析
    2.4 Ho:YAG晶體熱效應分析
        2.4.1 雙端泵浦Ho:YAG晶體熱分布模型的建立
        2.4.2 雙端泵浦Ho:YAG晶體溫度場分布
        2.4.3 Ho:YAG晶體熱透鏡效應分析
    2.5 Ho:YAG激光器的實驗研究
        2.5.1 雙端泵浦單晶體Ho:YAG激光器實驗裝置
        2.5.2 激光器諧振腔結構穩(wěn)定性分析
        2.5.3 單晶體Ho:YAG激光器輸出特性研究
        2.5.4 雙晶體Ho:YAG激光器輸出特性研究
    2.6 本章小結
第3章 光學參量振蕩和光學參量放大理論研究
    3.1 引言
    3.2 光學參量振蕩和光學參量放大原理
    3.3 ZGP晶體物理和光學特性
    3.4 角度相位匹配
    3.5 光學參量振蕩器理論分析
        3.5.1 單共振光學參量振蕩器閾值分析
        3.5.2 單共振光學參量振蕩器轉換效率分析
        3.5.3 參量光線寬分析
    3.6 光學參量放大器理論分析
        3.6.1 空間走離效應
        3.6.2 光學參量放大增益分析
    3.7 本章小結
第4章 高功率中波紅外激光器實驗研究
    4.1 引言
    4.2 中波ZGP光學參量振蕩器的實驗研究
        4.2.1 實驗裝置
        4.2.2 ZGP晶體長度對輸出性能影響的研究
        4.2.3 泵浦光能量密度對輸出性能影響的研究
        4.2.4 中波ZGP光學參量振蕩器光束質量
        4.2.5 中波ZGP光學參量振蕩器輸出光譜
    4.3 中波ZGP光學參量放大器的實驗研究
        4.3.1 實驗裝置
        4.3.2 高光束質量中波ZGP光學參量振蕩器實驗研究
        4.3.3 高功率中波ZGP光學參量放大器實驗研究
    4.4 本章小結
第5章 高功率長波紅外激光器的實驗研究
    5.1 引言
    5.2 長波ZGP光學參量振蕩器實驗研究
        5.2.1 實驗裝置
        5.2.2 長波一類相位匹配ZGP OPO
        5.2.3 長波二類相位匹配ZGP OPO
    5.3 長波ZGP級聯(lián)光學參量放大實驗研究
        5.3.1 實驗裝置
        5.3.2 一類相位匹配ZGP OPO級聯(lián)兩種匹配方式ZGP OPA
        5.3.3 二類相位匹配ZGP OPO級聯(lián)兩種匹配方式ZGP OPA
        5.3.4 四種不同匹配類型級聯(lián)光學參量放大效果分析
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]High-power, high-energy Ho:YAG oscillator pumped by a Tm-doped fiber laser[J]. 吉恩才,柳強,胡震岳,閆平,鞏馬理.  Chinese Optics Letters. 2015(12)
[2]Cr2+:ZnS Saturable Absorber Passively Q-Switched Ho:LuVO4 Laser[J]. 崔錚,姚寶權,段小明,白爽,李江,袁晉鶴,戴通宇,李超宇,潘裕柏.  Chinese Physics Letters. 2015 (10)
[3]2.1 μm Ho:LuAG ceramic laser intracavity pumped by a diode-pumped Tm:YAG laser[J]. 楊曉芳,黃海濤,沈德元,朱鶴元,唐定遠.  Chinese Optics Letters. 2014(12)
[4]2微米激光治療前列腺增生術后膀胱頸口瘢痕狹窄[J]. 孫曉文,魯軍,劉海濤,韓邦旻,趙福軍,荊翌鋒,卓見,夏術階.  微創(chuàng)泌尿外科雜志. 2013(01)
[5]Mid-infrared optical parametric oscillator based on ZnGeP2 pumped by 2-μm laser[J]. 彭躍峰,魏星斌,王衛(wèi)民.  Chinese Optics Letters. 2011(06)
[6]3～5μm中紅外激光對抗武器系統(tǒng)[J]. 鐘鳴,任鋼.  四川兵工學報. 2007(01)
[7]飛機對抗紅外制導導彈的措施及發(fā)展趨勢[J]. 周玉平,王劍英.  紅外與激光工程. 2006(S1)
[8]Infrared OPO temperature tuning based on periodically-poled lithium niobate[J]. 李學金,張百鋼,姚建銓,張杰鋒.  Chinese Optics Letters. 2003(12)
[9]Ho:YAG激光在臨床各科的應用[J]. 朱菁,施虹敏,張美玨,張慧國,包曉青,周琳,聶凡,秦梅香.  應用激光. 2003(02)



本文編號：3694900