【摘 要】
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因为处于人眼安全波段附近和大气传输窗口,2μm激光器在医学、材料加工、激光测距、自由空间光通信等领域有着独特的优势。并且在2μm波长附近,有二氧化碳、水分子以及一氧化碳等温室气体强的吸收峰,对温室气体的监测有着重要意义。为适应各领域的使用需求,对高性能2μm激光器研究也是十分必要的。本文以掺钬氟化钇锂（Ho:YLF）晶体为增益介质,研究了高功率的Ho:YLF板条连续激光器,并且研究了2μm高重频、
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因为处于人眼安全波段附近和大气传输窗口,2μm激光器在医学、材料加工、激光测距、自由空间光通信等领域有着独特的优势。并且在2μm波长附近,有二氧化碳、水分子以及一氧化碳等温室气体强的吸收峰,对温室气体的监测有着重要意义。为适应各领域的使用需求,对高性能2μm激光器研究也是十分必要的。本文以掺钬氟化钇锂（Ho:YLF）晶体为增益介质,研究了高功率的Ho:YLF板条连续激光器,并且研究了2μm高重频、高能量Ho:YLF激光放大器。首先,阐述了2μm固体激光器研究背景,并介绍了其国内外研究进展;分析了Ho:YLF晶体的物理和光谱特性;建立了Ho:YLF板条激光器准二能级速率方程模型,分析了不同因素对激光器输出性能的影响;分析了不同条件下,Ho:YLF板条晶体的热效应,包括温度分布,应力分布以及热透镜效应。其次,对Ho:YLF板条激光器进行了实验研究,介绍了耦合系统的设计方法,对比了不同掺杂浓度对激光输出功率和泵浦吸收功率的影响,并研究了发射光谱、最大功率稳定性和光束质量。实验结果表明,掺杂浓度1 at.%的Ho:YLF板条连续激光器输出功率更高。在输入泵浦功率为245 W时,得到了最大125 W的激光输出,相应的斜效率为62.5%,光光转换效率为51%,激光中心波长为2064 nm,在30 min内测得激光最大功率稳定性为0.24%。在水平方向和竖直方向的光束质量为475和1.59。这是目前单块Ho:YLF晶体首次实现百瓦量级的激光输出。最后,阐述了Innoslab板条放大器的放大原理,介绍了多程放大的设计方法,继而进行了2程、4程和6程Ho:YLF板条放大器实验研究。实验结果表明,提高种子光能量密度,能够有效提升放大器的提取效率。
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