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新一代的纳米技术,解决了透明激光陶瓷制备的瓶颈,给固体激光材料带来了革命性的成果。短短十几年的发展,陶瓷激光器向世界展示了其独特的优势,并向着高功率、大能量、新材料、多功能和新结构方向发展。陶瓷激光器所表现出来的优越性能和在固体激光领域的新拓展,吸引了世界各国研究者的极大兴趣。2006年,我国自行研制的透明激光陶瓷首次实现了激光输出,标志着我国的陶瓷激光器研究进入了新的阶段。本论文简要介绍了透明陶瓷独特的制备方法及其优势,重点研究了薄片结构新型透明陶瓷的光学和激光特性,内容如下:
第一章主要介绍了透明陶瓷的发展历史,创新的制备方法,优良的物理和光学性质,最后对透明陶瓷的应用做了总结和展望。
第二章研究了国产高掺杂的Nd:YAG陶瓷薄片的光学和激光性能,在对陶瓷薄片采取冷却的情况下,实现了1.08W的最高激光功率输出,斜率效率16.6%。
第三章研究了国产高掺杂Nd:YSAG陶瓷薄片的激光特性。在实现激光输出的基础上,首次发现了该材料的双波长激光输出竞争现象。并同高掺杂Nd:YAG的双波长输出特性进行了比较,运用离子间的能量传递模型,首次对高掺杂Nd:YSAG陶瓷薄片的双波长竞争现象给予了合理解释。
第四章采用CAMIL结构和微通道冷却装置,以复合Yb:YAG/YAG陶瓷薄片为激光介质构成薄片激光器。研究了其在中心波长为970nm和933nm的激光泵浦下的连续和声光调Q激光输出特性,最终获得了最短脉宽29ns,最高峰值功率为40.4kW的脉冲激光输出。
第五章对采用陶瓷技术制备的高掺杂Nd:YAG单晶的激光特性进行了研究,实现了高掺杂Nd:YAG的低阈值激光运转。对Nd:Lu2O3和Yb:Lu2O3,Nd:Y2O3这两种新型透明陶瓷的光谱特性进行了测量和分析,并对激光输出和陶瓷透过率的关系进行了总结讨论。