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LD抽运的微片激光器以其体积小、性能稳定、寿命长、效率高的优势在激光雷达、生物医学、微机械、测距、遥感、环境监测、空间光通信等许多领域具有广泛的应用前景,成为激光器件领域中一个倍受关注的热点。为了获得1535nm波段的激光光源,本文研究了LD抽运Er/Yb共掺磷酸盐玻璃微片激光器两种重要的谐振腔产生激光:平一凹谐振腔和平一平谐振腔;对整个激光器各个部件展开了理论分析、模拟计算、实验验证和参量优化的工作。围绕如何获得1535nm激光及提高微片激光器输出特性这个目标,本文做了以下工作:
理论分析了Er/Yb共掺磷酸盐玻璃微片的能级结构、及工作能级跃迁过程,推导了能级粒子数方程,并做进一步简化。
在实验平台准备阶段,分析了尾纤抽运输出光场的特点,提出尾纤输出高斯光束的几何近似,并实验验证;设计两种耦合系统的方案并模拟优化;设计了实用的散热系统,设计了微片平行度检测方法,为实验平台的搭建做好了部件分析。在平台搭建过程中,创新地提出了借助红光半导体准直激光(干涉图纹)来精确调整光路的具体方法和步骤,对调整过程中的原理及现象都做了具体的讲述,这套方法也可以用在其他光路实验调整上。
用LD抽运Er/Yb共掺磷酸盐玻璃微片激光器实验,设计了不同参数的谐振腔实验,成功获得1535nm波长的激光输出;实验分析了不同腔长、不同输出耦合、不同功率抽运的情况下微片激光器的输出功率特性和模式特点,比较了平一凹腔和平一平腔的对激光输出的影响,分析了光一光转换效率,对单透镜和双透镜耦合方式的优劣也做了比较实验。
实验得出,平一平腔的激光输出性能较平一凹腔好,下一步可以采用直接对微片双面镀膜形成谐振腔,构成结构更紧凑、体积更小的模块化微片激光器。
对于实验获得结果的分析、总结,得出下一阶段的实验改进方案,以进一步提高微片激光器的性能和质量。