一、激光二极管端面抽运的多晶Nd∶YAG 1.06μm连续激光器（论文文献综述）
杨博达[1]（2021）在《多波长LDAs脉冲泵浦Nd:YAG激光器》文中研究表明激光二极管泵浦的Nd:YAG全固态激光器,因其脉冲激光输出能量大、脉宽窄、光束质量好,广泛应用于星载测高、激光雷达、非线性转换等领域。本文对高温LDAs侧面泵浦的Nd:YAG激光器输出特性进行了研究,利用高温LDAs泵浦源的散热压力小的优点,有效缩短制冷系统体积实现了激光器稳定调Q及良好的光束质量输出。对多波长LDAs侧面泵浦的Nd:YAG激光器进行了研究,利用多波长LDAs泵浦源谱线宽的优点,避免了使用温控系统,使得激光器更加小型化、低能耗。首先,通过对比其他掺钕离子的激光晶体,对Nd:YAG晶体的物理和光学性质分析,最终选择Nd:YAG晶体作为激光增益介质。推导了Nd:YAG晶体四能级系统的速率方程。通过主动调Q理论,建立了调Q的速率方程,并对输出功率/能量以及脉冲宽度进行了求解。根据热传导基本公式,计算了Nd:YAG晶体的热效应,并采用Ansys模拟了侧面泵浦Nd:YAG晶体的热量分布情况。然后,研究了高温LDAs侧面脉冲泵浦Nd:YAG激光器的输出特性。通过分析高温工作下的Nd:YAG晶体能级粒子分布规律,提高晶体工作温度有利于增加激光器增益。利用钨铜热沉的高导热特性对泵浦源进行散热,TEC控温使得泵浦源在60±3℃稳定工作。在泵浦电流150A,泵浦电脉宽250μs,重复频率20Hz、1Hz条件下,实现了最大单脉冲能量为230m J、246m J,脉冲宽度为8.4ns、7.8ns的激光输出。采用高温型LDAs泵浦源可以有效降低温控系统的制冷压力,缩小制冷系统体积使得激光器整体更加紧凑,是实现激光器大能量、小型化的可行方案。最后,为扩展激光器工作温度,采用多波长LDAs侧面泵浦Nd:YAG晶体。泵浦源采用4-λ激光二极管,测试了泵浦源在25,35,45,55℃下发射波长,分析了Nd:YAG晶体吸收效率随着温度的变化。在泵浦电脉宽250μs,泵浦电流150A,输出镜透过率70%,重复频率为20Hz、1Hz的条件下,实现了最大单脉冲能量为191m J、198m J,对应脉冲宽度为13.4ns、12.8ns的激光输出。在25～55℃内激光器输出能量先升高后降低,最低输出脉冲能量为179m J。采用多波长LDAs泵浦源可以实现激光器免温控工作,是减小激光器体积、重量、功耗的有效途径,拓宽了激光器宽温度工作的适用性。
王新宇[2]（2021）在《稀土掺杂氟化钇钡激光晶体生长及性能研究》文中研究说明稀土掺杂氟化物晶体由于其低声子能量和优异的发光性能,广泛地应用于通讯、遥感、测距等领域,自发现以来,一直是激光晶体材料的研究热点之一。通过这些晶体材料获得典型的波段输出,如2.0μm、2.9μm等,具有更广泛、更重要的应用。目前常用的晶体生长方法主要有提拉法（Cz）、下降法（B-S法）和温度梯度法（TGT）等,对于结构对称性低、性能优异的晶体,获得尺寸大、质量高、具有多波段发射的稀土掺杂氟化物晶体则具有重要的意义。本文利用Ho3+离子丰富的能级结构以及在红外波长范围具有多波段发射的潜力,再引入敏化离子和退敏化离子来调节晶体发射波长,优化光学性能。一方面,研究晶体生长参数、晶体结构和晶体密度等性能;另一方面,系统地研究不同离子掺杂晶体的物相结构、光谱参数以预测晶体的激光性能,具体的工作包括以下几点:1)采用共沉淀法和气氛烧结炉等设备成功制备了高纯度Re,Ho:BaY2F8晶体生长料,最佳烧结温度为650℃,烧结时间为2.5 h。结合界面理论,相变驱动力理论和固液界面形状的理论分析,优化了下降炉温场的温度梯度参数以及晶体生长参数。利用自主设计的坩埚下降炉成功培育了氟化钇钡籽晶,并以0.2-0.5 mm/h的坩埚下降速度制备了不同系列的Re,Ho:BaY2F8晶体。2)基于889 nm激光源与Ho3+离子5I5能级相匹配的特点,直接泵浦3.9μm（5I5→5I6）辐射跃迁的上能级,分别获得了2.0μm和3.9μm有效光输出。这一方案避免了光参量激光系统的复杂性,降低泵浦源的能量损耗。3.9μm波长的发射截面经计算为7.759×10-20 cm2,吸收截面为3.563×10-20 cm2。并且通过自搭建的激光测试系统,获得了3.9μm的有效激光输出,最高能量输出为5.6 m J。3)虽然Ho:BaY2F8晶体在2.0μm附近获得了光输出,但泵浦能量优先用于3.9μm发射,导致Ho:BaY2F8晶体在2.0μm波段的光谱参数并不高。针对这一点,引入了敏化剂Yb3+离子来提高晶体对泵浦源能量的吸收,以改善Ho3+离子在2.0μm波段的光谱性能。依据吸收光谱的结果采用980 nm激光源泵浦晶体,并研究了Ho,Yb:BaY2F8晶体在1.2μm和2.0μm处的红外辐射特性和荧光衰减曲线。通过Yb3+离子的敏化作用,显着增强了Ho3+离子对应2.0μm辐射的上能级,即5I7能级。结合光谱和能级寿命数据详细计算了Ho,Yb:BaY2F8晶体包括吸收与发射截面、增益截面等光谱参数,证实了Ho,Yb:BaY2F8晶体在2.0μm波段优异的光学性能。4)Ho:BaY2F8和Ho,Yb:BaY2F8晶体均通过增强辐射跃迁上能级来实现光输出,但很难找到有效的光源或敏化剂用于实现Ho3+离子在2.9μm（5I6→5I7）波段发射。基于激光四能级结构的特点与优势,通过引入退敏化剂Pr3+离子来削弱Ho3+:5I7能级,从而实现5I6→5I7辐射跃迁的粒子数反转。采用坩埚下降法,成功制备了1%Ho,%Pr:BaY2F8（=0,0.2,0.5,0.8,1.2）晶体,发射光谱的结果表明了掺杂Pr3+离子减弱了晶体在2.0μm处的发射峰强度,并增强了晶体在2.9μm处的发射峰强度。随着Pr3+离子的掺杂浓度增加,Ho3+离子的5I7能级寿命从2.03 ms降低到0.23 ms,从而促进了Ho3+离子在2.9μm处粒子数反转。通过计算增益截面得到2.9μm的粒子反转百分比为36.8%。对于Ho,Pr:BaY2F8晶体,从Ho:5I7能级到Pr:3F2能级的能量转移效率经计算为88.7%。这一理念可以推广到更多难以实现粒子数反转的辐射跃迁中,以研究不同稀土离子在更多波段的激光输出。5)为更好的开发Ho3+离子在2.0μm波段的发射潜力,通过引入Nd3+离子来进一步优化2.0μm波段的光谱参数。这一方案避免了Yb3+离子敏化方案中泵浦能量用于上转换发射的情况,提高了红外波段发射的效率。采用坩埚下降方法生长并研究了1%Ho,%Nd:BaY2F8晶体的性能（=1,1.5,2,2.5,3）。对X射线衍射数据分析表明,Ho,Nd:BaY2F8晶体属单斜晶相,空间群为C2/m。通过分析荧光光谱,获得了1.3μm和2.0μm的红外波段发射,表明Nd3+离子是有效的敏化剂,能量传递效率最高达73.7%。结合Ho,Nd:BaY2F8晶体在2.0μm的辐射光谱以及2.0μm的荧光寿命,计算了晶体的光谱参数,其中最强发射截面高达11.52×10-20 cm2,这要比Yb3+离子作为敏化剂在2.0μm处获得的发射截面高出一个数量级,这对于获得高效的2.0μm激光输出具有非常重要的意义。
尤丽[3]（2021）在《掺铒钇镓石榴石晶体生长及其激光性能研究》文中指出激光具有高相干性、高方向性、高单色性和高亮度的特点,经过六十余年的研究与发展,激光器已被广泛应用于国防军事、光纤通信和激光医疗等相关领域。激光器可分为染料激光器、气体激光器、半导体激光器和固体激光器。其中全固态激光器由于其输出波长稳定性好、结构紧凑体积小、工作效率高,在众多种类激光器之中脱颖而出。作为全固态激光器的核心材料,激光增益介质的性能对激光器的发展起着至关重要的作用。研制光学质量好、损伤阈值高、激光转化效率高、热学性能优异的激光增益介质是提升固体激光器性能最主要的方法之一。石榴石结构的氧化物晶体具有非常宽的透过光谱,且具有优异的机械性能、热学性质和光学性质。早在20世纪60年代,以Y3Al5O12（YAG）（钇铝石榴石）为代表的石榴石结构激光晶体就受到科学家们的广泛关注。至今,多种石榴石结构系列晶体已经作为激光增益介质应用于固体激光器中。1.5～1.6μm近红外激光位于人眼安全波段,同时又处于大气透明窗口,因此在太空科学研究、遥感测距和多普勒测风雷达等领域具有重要的应用价值。3μm波段的中红外激光位于水的强吸收峰附近,在高温下是黑体辐射的主要能量区,因此在激光医疗、激光武器和导弹制导等方面有重要的应用前景。铒离子（Er3+）具有丰富的能级结构,4Ⅰ11/2→4Ⅰ13/2能级之间的电子跃迁可以产生2.7-3 μm波段的激光,4Ⅰ13/2→4Ⅰ15/2能级之间的电子跃迁可以产生1.5-1.7 μm波段的激光。目前掺Er3+离子的激光晶体是用于1.6 μm和3 μm波段固体激光器的主要增益介质。1.6μm波段的激光器采用同带泵浦技术可以实现高功率、高效率的激光输出。但目前仅在光纤激光器领域获得了较高效率的激光输出,1.6 μm固体激光器的激光输出效率还有待进一步提高。3 μm固体激光器如今面临的主要难题是Er3+离子4111/2能级寿命远小于4113/2能级寿命,在激光震荡过程中存在严重的自终止现象;同时以波长为976 nm的半导体激光器做泵浦源激发3 μm波段激光时,会产生高达2/3的量子亏损,出现严重的热效应,从而导致难以获得高功率、高效率的激光输出。在本论文中以能量回收效应为理论基础,探索在3 μm波段激光性能更为优异的基质材料。针对以上问题,选择了声子能量低于YAG晶体且热学性质优良的Y3Ga5O12（YGG）晶体作为激光基质材料;采用光学浮区法生长了高质量的Er:YGG晶体,表征了该晶体的结构和组分;测试了晶体的热学性质和室温下的光学性质;以高浓度掺杂的Er:YGG晶体为激光增益介质实现了高功率、高效率的2.82 μm波长的连续激光输出;以低浓度掺杂的Er:YGG晶体为激光增益介质实现了高效率的1.64μm波长的连续激光输出;并以Co:LaMgAl11O19晶体作为可饱和吸收体实现了 1.64 μm波段的被动调Q激光输出。论文的主要工作内容如下:1.Er:YGG晶体生长本论文中首先分析了利用光浮区法生长Er:YGG晶体的优势,通过对晶体生长工艺参数的优化,成功生长了不同掺杂浓度（0.5、5、10、20和30at.%）、大尺寸（最大尺寸为φ5×35 mm3）、光学质量良好的Er:YGG单晶;并详细分析了影响晶体质量的因素,包括原料的配制、料棒的制备、晶体生长的速度和转速以及枝晶问题,探索出了一套完整的晶体生长工艺。2.Er:YGG晶体性能表征（1）晶体结构和组分测试在晶体结构测试方面,利用X射线粉末衍射仪测试了晶体的XRD图谱。测试结果显示XRD衍射谱线与YGG晶体的标准卡片衍射峰吻合,可知Er:YGG晶体属于Ia3d空间群,m3m点群,并证明了所生长的晶体具有单晶性和高质量性。Er:YGG晶体粉末XRD精修数据表明,Er:YGG晶体的晶胞参数随着Er3+离子掺杂浓度的增大而减小。在组分测试方面,利用X射线荧光光谱法测试了晶体中Er和Y两种元素的有效分凝系数。由测试结果可知在Er:YGG晶体中,Er3+和Y3+离子的有效分凝系数都接近1。说明各元素在晶体生长过程中分布均匀,实际掺杂浓度与预期掺杂浓度基本一致,实现了组分均匀、高质量单晶的生长。（2）晶体热学性能表征在热学性质方面,测试了Er:YGG晶体的热膨胀、密度、比热、热扩散和热导率,并研究了上述性质随温度变化的规律。当晶体掺杂浓度为0.5、5、10、20和30 at.%时,对应的室温热导率分别为9.7、7.73、7.52、7.23和6.80 W/mK。结果表明,随着掺杂离子浓度的增加,热导率随之减小。（3）晶体光学性质表征在吸收光谱方面,测试了 Er:YGG晶体在室温下的吸收光谱。其中高浓度掺杂的Er:YGG晶体（掺杂浓度为5、10、20和30at.%的晶体）在970 nm附近有较宽的吸收范围,半峰宽为19 nm,其较宽的吸收带降低了对泵浦波长稳定性的要求。离子掺杂浓度0.5 at.%的Er:YGG晶体在1466 nm处有较强的吸收峰,半峰宽为29 nm,吸收截面为9.8×10-21 cm2。通过Er:YGG晶体的荧光寿命和室温发射光谱,发现YGG基质晶体的能级寿命对离子浓度变化较为敏感。Er3+离子浓度为30 at.%的Er:YGG晶体比Er:YAG晶体具有更短的下能级寿命和更长的上能级寿命,在3 μm波段激光输出方面具有更大的优势。Er3+离子浓度为0.5 at.%的Er:YGG晶体相比于Er:YAG晶体,具有更长的荧光寿命和更小的发射截面,从而可以看出Er:YGG晶体具有更强的储能能力,因此对被动脉冲激光输出实验具有重要应用价值。3.激光实验（1）以掺杂浓度为5、10、20和30 at.%的Er:YGG晶体为激光增益介质,实现了中心波长2.82 μm的激光输出。其中掺杂浓度为10 at.%的Er:YGG晶体获得了最大的激光输出功率1.38 W和最大的斜效率35.4%,突破了量子极限（976/2820=34.6%）。（2）以掺杂浓度为0.5at.%的Er:YGG晶体作为激光增益介质,获得了 1641 nm和1650nm的双波长连续激光输出,最高输出功率为3.34W,最大斜效率为42.1%。根据吸收和发射截面,计算了 Er3+离子浓度0.5 at.%的Er:YGG晶体的有效增益截面。从增益光谱可以看出,Er:YGG晶体具有较宽的增益范围,当β>0.25时可获得1640 nm到1650 nm之间的正增益波段。（3）以Co:LaMgAl11O19晶体作为Q开关进行了 1.6 μm波段的被动调Q实验。结果表明调Q性能与Co:LaMgAl11O19晶体的厚度和调制深度密切相关。在实验中,使用厚度为1.05 mm的Co:LaMgAl11O19晶体获得了最短脉宽2.27 μs,使用厚度为0.35 mm的Co:LaMgAl11O19晶体在实验中获得了最大脉冲能量15.49μJ和最高峰值功率4.30 W。脉冲激光的中心波长位于1642 nm和1650 nm,相比于连续激光,脉冲激光具有更窄的发射谱线。综上所述,Er:YGG晶体具有优异的热学性质和激光输出性能,是一种极具应用前景的激光增益介质,在1.6 μm和3 μm波段全固态激光器领域中有着巨大的应用潜力。
温雅[4]（2021）在《脉冲LD间歇泵浦双程增益单掺铥2微米调Q激光器研究》文中研究指明2μm激光处于大气窗口和热辐射区域,属于人眼安全波段激光,可用于激光医疗、激光雷达、光电对抗、光谱学、光通讯以及材料加工等领域,此外2μm全固态高重频大能量激光器还可作为光参量振荡器的高效泵浦源。本论文以单掺铥石榴石氧化物工作物质为基础,通过理论、设计、实验三方面完成高重频大能量2μm调Q激光器研究,主要内容如下:理论方面,在分析单掺铥石榴石氧化物Tm:YAG、Tm:LuAG和Tm:LuYAG晶体特性的基础上,结合铥离子的准三能级跃迁特性,建立脉冲LD双端泵浦单掺铥激光器及脉冲LD双端泵浦单掺铥调Q激光器的速率方程模型,求解得到激光器的振荡阈值条件及双端泵浦和双端间歇泵浦时腔内光子数的变化情况。结合激光产生的基本原理,对比分析常规激光器和双程增益激光器的输出性能,为后续实验现象的分析与讨论提供理论依据。基于脉冲LD间歇泵浦原理,建立单掺铥晶体热模型,并在固定边界条件下仿真得到相同泵浦能量、不同重复频率时,单掺铥晶体内部的热分布和热焦距,从理论上证明采用脉冲LD间歇泵浦技术对于缓解单掺铥晶体热效应的可行性,为实验设计奠定基础。设计方面,对脉冲LD双端间歇泵浦双程增益单掺铥调Q激光系统进行优化设计与分析。基于理论分析结果,明确脉冲LD间歇泵浦技术对电子伺服系统的要求。以工作物质中心处两个基模光斑半径具备良好模式匹配为前提,设计双程增益谐振腔,并根据设计结果确定合适的泵浦光斑尺寸,进一步实现泵浦光与振荡光之间的模式匹配,以期获得高效率、高光束质量的激光输出。最终确定了谐振腔的长度,以及Q开关等元件的位置,完成了光学、热学稳定性好的双端泵浦双程增益单掺铥调Q激光谐振腔设计,为后续实验搭建提供参考。实验方面,先后进行了脉冲LD双端泵浦单掺铥调Q激光器、脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥同重复频率调Q激光器、脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥二倍重复频率调Q激光器、以及脉冲LD双端间歇泵浦双程增益单掺铥二倍重复频率调Q激光器实验研究。最终在间歇泵浦技术与双程增益技术的共同作用下,在泵浦重复频率100Hz、调Q重复频率200Hz时,获得Tm:YAG、Tm:LuAG和Tm:LuAYG调Q激光器的参数如下:阈值能量分别为18.01mJ、19.38mJ和18.54mJ,最大单脉冲能量分别为9.98mJ、8.6mJ和9.62mJ,最窄脉宽分别为100.8ns、131.6ns和120.8ns,输出中心波长分别为2014.66nm、2023.11nm和2029.48nm,光束质量分别为Mx2=1.39,My2=1.38、Mx2=1.37,My2=1.42和Mx2=1.38,My2=1.36。与脉冲LD双端泵浦单掺铥调Q激光器相比,在调Q重复频率200Hz的条件下,最大单脉冲能量分别提高了55%、68%和74.3%,且可推迟增益饱和现象的出现,从实验上证明了间歇泵浦双程增益技术对于提高准三能级单掺铥激光器输出性能的可行性。
胡星[5]（2020）在《大芯层尺寸Yb：YAG晶体波导激光器特性研究》文中认为采用无胶热键合制备的全晶体材料矩形波导激光器是实现小体积、高亮度、紧凑型激光器的有效途径,是未来固体激光器发展方向之一。本文主要围绕无胶热键合制备的矩形晶体波导激光器开展研究,包括晶体波导结构设计,制备工艺和激光输出实验三部分,具体工作包括:（1）晶体波导结构设计中,通过采用折射率匹配和模式竞争的方法将现有40-60μm基模芯层扩大到332μm,并且保证好的光束质量输出。其中,在微小折射率差测量方法研究的基础上,通过采用折射率匹配,即选择1at.%的Yb:YAG为芯层材料、0.5at.%的Er:YAG为内包层材料与芯层材料匹配,折射率差可减小到4×10-6,将现有40-60μm晶体矩形波导单模芯层扩大到185μm,为常规YAG作为内包层设计的5倍。考虑晶体波导为有源器件,提出并引入模式竞争的方法设计晶体波导芯层尺寸,基模输出的芯层尺寸扩大到332μm,为折射率匹配设计的1.79倍,为常规设计（40-60μm）的8倍。上述设计分别用解析法和模拟的方法进行了计算和分析,结果一致。设计了双包层晶体波导结构参数,其内包层厚度的上限依据吸收效率>95%的原则,确定尺寸为小于190μm;内包层厚度下限依据波导条件,确定尺寸为大于73μm。外包层厚度的设计没有特定要求,但需要保证足够的机械强度和较小的热应力。（2）在晶体波导的制备中,基于键合面缝隙闭合理论,给出了激光晶体的键合条件,即-R曲线,给出键合面需要满足的条件:粗糙度小于0.5nm,面形精度的PV值小于λ/20,峰值半径0.16-0.18mm的基本要求。通过不断的摸索,制定出了一套从预处理、研磨抛光、清洗、光胶、热处理、后处理的完整制备工艺。利用动态检测法及时发现工艺中出现各种问题,保证每一道工艺的精度和质量。最终经过4次键合制备出了大芯层尺寸的Yb:YAG/Er:YAG单包层晶体波导,经过8次键合制备出了Yb:YAG/Er:YAG/spinel双包层晶体波导,实现了同种和异种材料的大面晶体键合。（3）晶体波导激光输出特性研究中,主要针对大芯层尺寸晶体波导近衍射极限光束输出进行了实验验证。制备的大芯层尺寸晶体波导,芯层材料为1at.%Yb:YAG,截面尺寸320μm×400μm,内包层材料为0.5at.%的Er:YAG,截面尺寸为7mm×30mm,晶体波导长77mm。首先用该晶体波导搭建平平谐振腔激光器,在泵浦功率102.8W,吸收泵浦光53.6W时,获得输出功率26W,光光转化率为48.5%,测量输出功率26W时的光束质量M2=1.22×1.05,近衍射极限输出,实验结果和理论设计一致。在腔内插入Cr:YAG被动调Q晶体,实现了窄脉宽脉冲激光输出,在泵浦功率为58W时,吸收泵浦功率29W,输出能量0.36m J@20k Hz,脉冲宽度23ns,在输出功率7.2W时,测得光束质量为M2=1.12×1.06。采用电光主动调Q方式,实现了高峰值功率的脉冲激光输出,当泵浦功率为122W时,吸收泵浦功率60W,输出脉冲能量为1.3m J@10k Hz,对应光光效率22%,脉宽10ns。在继续升高泵浦功率的过程中发现了功率饱和现象,通过分析,推测晶体波导包层内可能出现寄生振荡,通过在晶体波导表面溅射一层红外吸收材料Ge,用于减少包层内形成的寄生振荡,在波导吸收泵浦功率68W时,获得脉冲能量1.75m J@10k Hz输出,对应的光光效率26%,测量脉宽和光束质量基本不变,验证了镀Ge材料抑制晶体波导寄生振荡的有效性,实现了峰值功率为175k W,亮度1304MW/cm2·sr,功率密度54.8MW/cm2,高于普通的光纤和固体激光器。
赵绪尧[6]（2020）在《2.79微米新型Er3+掺杂钪镓石榴石激光晶体生长及性能研究》文中指出目前2.79微米中红外激光被广泛应用于生物医疗、环境监测、激光雷达、遥感探测和太空科研等领域,其中基于掺铒激光晶体（4I11/2→4113/2跃迁）的全固态激光引起了科学家们的浓厚兴趣和极大关注。传统的灯泵固体激光器存在能量转换效率低、热效应严重和工作频率受限等问题。相对而言,近年来快速发展的激光二极管泵浦的全固态激光器具有结构紧凑、转换效率高、工作寿命长和运转方式多样化（连续、脉冲、调Q和锁模）等优势。同时随着社会经济和科学研究的进步与发展,固体激光器不断向着高重频激光输出、皮秒级超短脉冲和多波长可调谐等趋势拓展。因此,作为固体激光器核心工作部件的激光晶体,尤其是在掺铒激光晶体成为国家科技竞争甚至禁运情况下,需要我国科研工作者投入大量的精力与时间对其生长工艺及性能优化开展深入研究。其中钪镓石榴石激光晶体因具有热导率较高、物理机械性能优异和易于生长出大尺寸等特点,在高功率连续激光输出、宽波段可调谐和短脉冲调Q等方面表现出独特的优势。基于本课题组拥有提拉法生长石榴石结构氧化物晶体的经验基础和良好的实验设备条件,针对2.79微米新型Er3+掺杂钪镓石榴石激光晶体的生长习性、基本物理性质和激光性能进行了探索研究。本论文的主要研究内容包括以下四个方面:1)优化了 Er,Pr:GYSGG晶体的离子掺杂浓度,分析了γ射线辐照对其光谱和激光性能的影响,揭示了由辐射产生色心缺陷的微观机理。结果表明,该激光晶体具有优良的抗辐照损伤能力,可以在太空等强辐射环境下应用。2)采用LD阵列侧面均匀泵浦Er,Pr:GYSGG晶体,通过优化实验条件获得了高重频、高效率的2.79 μm激光输出。通过测量热焦距和模拟计算晶体棒元件内温度分布,分析研究了其在高能量泵浦下的热透镜效应。然后提出采取热键合和端面负曲率相结合的方法来补偿热透镜效应,从而进一步提升激光性能。结果表明,采用LD侧面泵浦热键合与端面负曲率相结合的晶体元件,有效提高了激光晶体的斜效率、最大输出功率和激光光束质量。3)设计了 LGS晶体作为电光调Q开关的实验装置,以LD侧面泵浦Er,Pr:GYSGG复合晶体棒实现了脉冲宽度约50ns、重复频率100Hz和峰值功率0.15 MW的2.79 μm脉冲激光。结果表明,LGS是一种适用于2.79 μm高重频激光的电光调Q晶体。4)首次采用提拉法获得了新型Er3+掺杂LuSGG激光晶体,并表征了其物相结构、结晶质量、热学性能、光谱特性和2.79微米激光输出等。结果表明,Er:LuSGG是一种能够实现高效率、高输出功率的新型中红外激光晶体,值得进一步探索研究。本论文的创新点在于:（1）采用Gd3+部分取代YSGG晶体中的Y3+提高了其抗辐射损伤能力,通过γ射线辐照Er,Pr:GYSGG晶体研究了 2.79 μm激光的抗辐射性能和色心缺陷产生的微观机理;（2）提出了采用热键合技术与端面负曲率研磨相结合的方法,降低了 Er,Pr:GYSGG晶体在高泵浦能量下的热透镜效应,从而进一步提高了 2.79 μm高重频激光的输出性能;（3）设计了 LGS晶体作为电光调Q开关的实验装置,在Er,Pr:GYSGG复合晶体棒上获得了高转换效率（85.5%）、高重复频率（100 Hz）和高峰值功率（0.15 MW）的50 ns脉冲激光输出;（4）提出使用Lu3+取代Y3+,首次采用提拉法获得了新型Er:LuSGG中红外激光晶体,实现了较高功率和效率的2.79μm激光输出。本论文的研究工作对于提高2.7～3 μm波段激光晶体的性能和探索新型中红外激光晶体具有重要的参考价值,也为其实际应用奠定了良好的基础。
武柏屹[7]（2020）在《微下拉法生长高质量YAG和YSGG激光单晶光纤及其应用技术研究》文中指出激光技术在军事国防、工业加工、日常生活等关键领域都具有广泛而不可替代的作用。随着激光技术的发展,激光器向着高功率、大能量、集成化、小型化、低成本方向发展。目前,传统的激光装置已经不能满足新场景、高性能的要求。以玻璃光纤激光器为代表的“第三代激光器”经过多年的研制,激光性能已经逐渐接近或赶超传统的激光系统。然而,由于石英玻璃光纤热导率低、适用波段窄、相干合成系统复杂等不足,使得玻璃光纤在实现高功率激光时会出现严重的热效应及非线性效应。目前,单根玻璃光纤激光输出极限为36.6kW,而这一限制会影响其在高功率、大能量、集成化、小型化需求下的进一步发展。因此,寻找新型高增益、低造价的激光增益介质进而突破现有技术瓶颈成为了当前激光材料领域的研究重点。激光单晶光纤作为一种介于体块晶体和玻璃光纤间的新型一维激光增益材料,兼顾了传统体块晶体材料的高增益以及玻璃光纤良好的散热性等优势,具有极限输出功率高、激光效率高、光束质量好等优点,有望解决固体激光器目前所遇到的功率限制。近年来,单晶光纤材料及器件的研究随着多种新型激光单晶光纤增益介质的研发与产业化,呈现出火热的发展态势。美国、法国、日本、俄罗斯、中国等国家也已相继设立单晶光纤相关的重点研究项目。目前YAG单晶光纤生长已经得到了较多报道,也实现了高效的“百瓦级”激光输出。但与此同时,单晶光纤目前仍然有较多基础问题需要解决。目前,国内外对单晶光纤研究主要集中在高质量单晶光纤纤芯的制备,国际上有多种可行的单晶光纤生长方法,如何对现有方法进行探索改进,寻找高效便捷的单晶光纤生长方法。此外,单晶光纤兼顾体块单晶和玻璃光纤的特点,但目前国际上对单晶光纤激光还停留在借鉴模仿阶段。所以在单晶光纤激光研究中,如何完善单晶光纤激光概念,充分发挥单晶光纤材料独有优势,是单晶光纤材料制备迈向器件应用的重要一步。我国在单晶光纤领域的研究起步较晚,单晶光纤作为新型激光增益基质,相关研究仍处于初期探索阶段,单晶光纤纤芯生长、装置改造、包层设计、质量评估、器件探索及性能优化等都需要进一步研究。其中,高质量单晶光纤的制备是实现激光应用的重要前提。本论文从技术应用到装备制造出发,针对单晶光纤在高功率激光和中红外激光方面的突出优势,选用高质量Y3A15012（YAG）及Y3Sc2Ga3012（YSGG）单晶光纤作为研究对象,以国家相关重点领域突破要求为牵引,对晶体生长方法、设备改进、生长工艺探索及优化、晶纤质量评价表征、晶纤加工及器件应用进行了系统探索,成功开展了晶纤核心缺陷、元素掺杂设计相关研究工作。此外,本论文首次报道了 Er,Nd:YSGG单晶光纤的设计与制备以及其光谱性能的探索与表征。本论文主要的研究内容和相关结论如下:Ⅰ.系统总结了激光陶瓷、激光玻璃及激光晶体的研究现状及发展趋势本论文从不同激光材料的结构特点出发,系统综述了激光陶瓷、激光玻璃及激光晶体等激光增益介质材料的制备方法、性能特点及研究现状,总结了实现高功率,大能量激光发展对增益介质材料的要求。着重对玻璃光纤和单晶光纤增益材料的概念、应用及发展趋势进行了概述,提出了本论文的研究意义、目的和内容。Ⅱ.工艺设备优化及Nd:YAG单晶光纤生长采用微下拉法进行了 Nd:YAG单晶光纤的生长研究,根据生长特点及材料特性,我们从坩埚设计、温场模拟、单晶光纤质量控制、籽晶选用等多方面对高质量大长径比单晶光纤生长技术开展了相关探索。利用自主搭建的高温单晶光纤生长炉,通过防震腔及流动气氛的引入,结合前期探索,分别以Nd:YAG多晶料及单晶料为原料成功制备出直径800 μm-1 mm,长度可达100 mm的高质量Nd:YAG单晶光纤。通过激光测微仪表征,光纤直径波动小于5%,表面光滑,透明无包裹物。通过X射线劳埃背反衍射仪及He-Ne激光系统等测试,证明优化生长的单晶光纤具有较高的光学质量,为后期单晶光纤应用于高功率激光系统提供了坚实的材料基础。Ⅲ.YAG单晶光纤定向生长及核心缺陷研究利用微下拉法生长单晶光纤的优势,采用定向籽晶生长技术,以<111>定向籽晶、<100>偏<110>15°定向籽晶及<100>定向籽晶成功生长了不同取向的YAG单晶光纤。通过对其加工后进行光学质量表征,系统地研究了籽晶定向及生长界面对晶体核心的影响,优化生长出了高光学质量单晶光纤。在获得高质量单晶光纤的基础上,对单晶光纤特征性能进行了表征,主要有:单晶性测试、直径起伏测试、稀土离子分布测试、光学质量表征及光学损耗等。测试结果证明高长径比单晶光纤为完整的单晶;端面为规则的圆形;稀土掺杂离子在晶纤中分布均一,光学质量良好,光学损耗较低。这些表征共同支撑起高质量单晶光纤质量表征体系,也同样为后期晶体的激光应用提供了便利。Ⅳ.基于Nd:YAG单晶光纤器件性能研究通过选用高质量1at./%Nd:YAG单晶光纤,设计并加工了 Nd:YAG激光元件,与山东大学何京良教授课题组合作开展了 Nd:YAG在1064 nm处连续激光输出实验。通过对晶体质量筛选及激光系统优化,最终实现了 8.32 W连续激光输出,斜效率为45.5%。这也是国内首次报道在1 μm处实现YAG单晶光纤的连续激光输出。与国际现有研究结果相比,该元件不仅实现了接近国际最高的53%的输出效率,同时,其光束质量因子M2=1.13也优于相关Nd:YAG单晶光纤报道,证明了该元件可以兼顾高输出效率与高光束质量。是实现新型高功率、高效率、高损伤阈值的潜力材料。与国防科学技术大学合作开展了 Nd:YAG模块在皮秒激光放大器应用研究,通过对晶纤稀土离子掺杂浓度及晶纤长度参数进行优化,证明了 0.3at.%Nd:YAG单晶光纤优异的放大性能,其放大器输出功率可达2.2 W,放大倍率达到2.2倍,而通常体块晶体不超过1.5倍。此外,种子光光束质量在通过晶体放大后仍维持在较高的水平,晶体内部光学质量较好,并且较低的掺杂离子浓度使得放大系统更加稳定,没有出现很强的热效应。目前该类单晶光纤放大模块被法国Fibercryst公司垄断,国际相关单晶光纤放大研究多依赖于其Taranis系列商品,该模块价格昂贵,并且无法根据需求来设计模块产品。而本论文中报道了单晶光纤在皮秒激光放大器应用的研究、器件及性能测试,成功实现了高重频短脉宽皮秒激光放大研究,其2.2倍激光放大性能也达到国际先进水平。该项研究也填补了国内单晶光纤材料相关领域的空白,推动了国内单晶光纤自主研制和应用推广。其优异的器件性能表明,Nd:YAG单晶光纤材料在光纤放大器领域具有良好的应用潜力。Ⅴ.Er:YSGG单晶光纤生长及基本性能表征单晶光纤的优势之一是可以选用合适的基质材料进行多种稀土离子掺杂从而获得目标波段的激光输出,相比于传统玻璃光纤在中红外波段较大的损耗,Er:YSGG单晶光纤在中共外波段损耗较小,并具有低的声子能量、高的掺杂离子浓度、传输损耗低和大的长径比等特点,使得其成为实现中红外激光输出的合适基质材料。利用微下拉单晶生长技术首次生长了 30at.%Er:YSGG单晶光纤,直径2mm,长度可达80 mm,晶纤透过率较高。XRF测试其Er3+离子浓度为28%,计算出Er3+在YSGG晶纤中的分凝系数接近于1,有利于设计生长高长径比高质量单晶光纤。此外,通过对晶体生长气氛的选择以及生长速度的调控,系统研究并优化了晶体生长过程中Ga2O3挥发所引起的缺陷,提高了晶体质量。Er:YSGG有望成为单晶光纤在中红外波段探索拓展的潜力材料。Ⅵ.Er,Nd:YSGG单晶光纤生长及Nd3+对3.0 μm光谱性能影响研究根据对Er3+和Nd3+能级分析,设计生长了 Er,Nd:YSGG单晶光纤,以解决Er3+激光系统中极易发生的自终态效应及低的吸收效率等问题。生长不同掺杂浓度的晶纤,通过对吸收光谱,发射光谱,荧光寿命进行对比分析。系统研究了 Nd3+对Er:YSGG在3.0 μm波段光谱性能的影响。优化后的双掺晶纤,将其Er:YSGG下能级寿命从6.05 ms,降至0.384 ms和0.245 ms,大大减少下能级Er3+:4I13/2粒子数布局,从而有利于实现粒子数反转。Nd3+离子在共掺体系中表现为敏化效应和退激活效应,能有效提高晶纤对泵浦能量的吸收,并抑制Er3+激光在3.0μm激光运转中出现的自终止瓶颈。Nd3+离子的引入很大程度上改善了 Er:YSGG在3.0μm波段性能,Er,Nd:YSGG单晶光纤将在高功率中红外激光输出中发挥重要的作用。
吴春婷,常奥磊,温雅,桑迪,王宇恒,陈薪羽[8]（2020）在《单掺Nd3+双波长全固态激光器研究进展》文中指出全固态双波长激光器是指单一激光器同时输出两个波段激光,具有结构紧凑、可小型化、工作寿命长、可大能量输出和易于操作的优点,被广泛应用于检测血液中一氧化碳浓度、治疗毛细血管扩张、干涉彩虹全息、倍频产生绿光、和频产生黄光及差频产生太赫兹波等方面。本文对比了多种单掺Nd3+激光晶体的特性,分析了其产生多波长激光的机理和方法,概述了基于单掺Nd3+双波长全固态激光器的研究现状,并展望了这类激光器的发展和应用前景。
姜楠[9]（2019）在《复合结构镱掺杂石榴石基激光陶瓷的可控制备与性能优化》文中研究指明先进固体激光器的重要发展趋势是获得高功率、高效率和优异光束质量的激光输出,而激光增益介质的热效应将会严重降低固体激光器的性能。激光陶瓷具有热导率高、可以实现连续激光输出和激活离子均匀掺杂等优点。此外,还可以相对容易地实现大尺寸复合结构激光陶瓷的制备,而对增益介质进行复合结构设计可以有效地抑制热效应和自发辐射放大（ASE）,是一种极具发展前景的增益介质材料。在各种不同类型的复合结构激光陶瓷中,平面波导结构具有低激光阈值、高增益、对光约束能力强和高效散热等优点;激活离子梯度掺杂结构激光陶瓷在高功率泵浦条件下,有利于促使热量在材料内部均匀分布;表层增益结构激光陶瓷可以有效补偿增益介质内部的热效应,且散热能力强,有助于实现高功率泵浦和高功率激光输出。在众多的陶瓷成型和加工方法中,流延成型结合共烧结是获得复合结构激光陶瓷的重要技术。获得的流延膜厚度可以精确控制在微米量级,适合叠层不同结构形式,在陶瓷的成型过程中便能得到所设计的结构。Yb:YAG材料具有简单的能级结构、高增益、长荧光寿命、宽吸收和发射带,还可以实现高浓度掺杂等优点。同时,随着作为泵浦源的激光二极管（LD）的输出功率不断提高,早期Yb:YAG因泵浦阈值高而不容易泵浦的缺点被克服,使它成为先进固体激光器的理想增益介质。基于上述背景,我们采用流延成型结合烧结工艺制备复合结构镱掺杂石榴石基激光陶瓷,并对陶瓷的显微结构、掺杂离子扩散行为、光学以及激光性能展开研究。主要工作内容如下:1)以商业氧化物粉体为原料,利用流延成型结合真空烧结和热等静压烧结（HIP）后处理制备了尺寸为60 mm×10 mm×1 mm的平面波导YAG/10at.%Yb:YAG/YAG陶瓷,厚度为2 mm的样品在400 nm处的直线透过率为82.5%,接近理论透过率。样品的平均晶粒尺寸约为17.1μm。随后采用主震荡功率放大器（MOPA）结构和940 nm激光二极管为泵浦源,实现了最大功率为1.25 kW的1030 nm激光输出,对应的光光转换效率为30%,是国际上该类陶瓷平面波导获得的最高激光输出功率。采用激光剥蚀结合电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）和菲克第二定律,对平面波导YAG/10at.%Yb:YAG/YAG陶瓷中波导层和包层界面处Yb3+的分布进行了研究,Yb3+的体扩散系数和晶界扩散系数分别为2.43×10-15 m2/s和2.15×10-99 m2/s。2)采用商业氧化物粉体为原料,利用流延成型工艺配合真空预烧以及HIP后处理获得了平面波导LuAG/10at.%Yb:LuAG/LuAG陶瓷,厚度为2 mm的样品在1100 nm处的直线透过率为74.0%,Yb3+离子的最大单向扩散距离为166μm。随后以976 nm的激光二极管为泵浦源,获得了1030 nm处的激光输出,最大输出功率和斜率效率分别为0.4 W和9.4%。据我们所知这是平面波导LuAG/Yb:LuAG/LuAG陶瓷首次实现激光输出。同样对所制备的平面波导LuAG/10at.%Yb:LuAG/LuAG陶瓷中Yb3+的扩散系数进行了计算,结果表明,Yb3+的扩散系数随着预烧温度的升高而增加,特别是对于晶界扩散。3)采用流延成型结合真空烧结和HIP后处理实现了梯度掺杂Yb:YAG透明陶瓷的制备。1765oC保温30 h真空预烧的陶瓷样品经HIP后处理（1700oC×3h）后,厚度为5.9 mm的陶瓷样品在1100 nm处的透过率为81.6%,透过率较低的原因主要是由于不同掺杂浓度Yb:YAG陶瓷的不同步致密以及在界面处因折射率差异导致的菲涅尔损耗。为了缓解以上问题,设计并制备了多段掺杂Yb:YAG激光陶瓷板条。1740oC保温30 h真空预烧的陶瓷样品经HIP后处理（1700oC×3 h）后,YAG、0.6at.%和1.5at.%Yb:YAG区域在1100 nm处的透过率分别为83.9%、84.1%和83.3%。在激光实验中,以940 nm激光二极管为泵浦源,采用多段掺杂Yb:YAG激光陶瓷板条实现了1 ms脉宽、10 Hz重复频率下总能量为3.43 J的1030 nm激光输出,对应的光光转化效率和斜率效率分别为30%和45%。4)采用非水基流延成型制备了目标组分为YAG和2.5at.%Yb:YAG流延膜,将它们按照设计叠层后获得了素坯,随后经真空烧结和HIP后处理技术实现了表层增益2.5at.%Yb:YAG/YAG/2.5at.%Yb:YAG透明陶瓷的制备。1735oC保温30 h真空预烧的陶瓷样品经HIP后处理（1700o C×3 h）后,获得的陶瓷在400nm和1100 nm处的透过率分别为79.1%和83.5%。
赵萌[10]（2019）在《激光二极管泵浦的Nd：YAG陶瓷激光器热效应研究》文中指出自上个世纪60年代激光器被研制以来,近红外波段的激光广泛应用于工业、军事、医学等各个领域也融入到我们的日常生活当中。激光二极管（LD）泵浦的全固态激光器（DPSSL）由于其稳定性好、结构紧凑、转换效率高、寿命长、输出光束质量高等诸多优势为高功率的激光器发展创造了得天独厚的优势。随着激光透明陶瓷制备技术的突破性进步,使其成为一种全新的激光工作物质。为全固态激光器向更高功率方向的发展提供了新思路。Nd3+离子的能级结构与YAG基质的特性决定了Nd:YAG陶瓷可承受更高功率的辐射,是高功率、高效率固态激光器工作物质的理想选择。然而,在激光与冷却系统同时对陶瓷的作用过程中免不了材料内部形成温度梯度分布,工作物质受热膨胀,引起热形变,进而产生热透镜等热效应。会严重影响激光器的质量。因此,对热效应的深入研究是非常必要的。本论文的最主要内容为:1.针对激光二极管泵浦的Nd:YAG陶瓷激光器从工作原理、内部结构、泵浦方式、运转方式以及产生热效应的机理等方面进行介绍。2.在LD端面泵浦的运作方式下,对于长方体Nd:YAG陶瓷,基于热传导理论建立直角坐标系下的热模型,采用解析法求解了连续与脉冲泵浦条件下的热传导方程,分别得到了对应的稳态与瞬态的温度场解析表达式。利用Mathematica软件对温度场与热形变量计算结果进行数值模拟。并分析了泵浦光的超高斯阶次、功率、束腰半径、脉冲宽度等参数的不同选取对温度场分布的影响,当超高斯阶次增大、泵浦光功率减小、束腰半径增大、脉冲宽度增大时,温度场的值减小。并单独对长方体Nd:YAG陶瓷进行端面绝热与端面有空气对流换热的两种热力学模型温度场的计算结果进行分析。结果表明非制冷面与空气发生热对流而产生的热量可以忽略不计。3.对于圆棒Nd:YAG陶瓷,建立柱坐标系的热模型。结合两端绝热,周边恒温的边界条件,求解了连续与脉冲两种不同泵浦运转方式下的稳态温度场与瞬态温度场。基于Mathematica软件对温度场与热形变场进行可视化分析。研究了不同参量对温度场的影响。研究发现,采用解析法求解热传导方程计算出的温度场与使用有限差分法、有限元法等数值计算出的温度场大致相等。证明了本文研究方案的准确性。且在计算量上更小,更贴合实际。研究结果对激光器实际应用中参数的合理选取和设计提供理论参考,对激光器承载热负荷的能力及各种性能的提高有着重要指导意义。
二、激光二极管端面抽运的多晶Nd∶YAG 1.06μm连续激光器（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、激光二极管端面抽运的多晶Nd∶YAG 1.06μm连续激光器（论文提纲范文）
（1）多波长LDAs脉冲泵浦Nd:YAG激光器（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及目的与意义 |
| 1.2 调Q高能量激光器研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 调Q高能量激光器的应用 |
| 1.4 论文的主要内容 |
| 第2章 LDAs泵浦Nd:YAG调 Q激光器理论分析 |
| 2.1 激光晶体Nd:YAG特性分析 |
| 2.1.1 Nd:YAG晶体物理特性分析 |
| 2.1.2 Nd:YAG晶体激光特性分析 |
| 2.2 Nd:YAG速率方程理论 |
| 2.2.1 速率方程的建立与求解 |
| 2.2.2 主动调Q速率方程建立与求解 |
| 2.3 Nd:YAG晶体热效应分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 高温LDAs侧面脉冲泵浦Nd:YAG实验研究 |
| 3.1 高温特性理论研究 |
| 3.2 谐振腔型设计 |
| 3.3 电光Q开关 |
| 3.4 高温LDAS侧面脉冲泵浦Nd:YAG实验方案 |
| 3.5 泵浦源输出光谱测定 |
| 3.6 泵浦源热分析 |
| 3.7 激光器静态输出特性分析 |
| 3.8 电光调Q实验 |
| 3.9 本章小结 |
| 第4章 多波长LDAs侧面泵浦Nd:YAG电光调Q激光器 |
| 4.1 多波长泵浦源波长分析 |
| 4.2 多波长LDAS脉冲泵浦Nd:YAG激光器实验结构 |
| 4.3 激光器输出特性研究 |
| 4.4 激光器温度特性研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 相关程序代码 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（2）稀土掺杂氟化钇钡激光晶体生长及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1 章 绪论 |
| 1.1 红外波段激光研究意义 |
| 1.2 红外波段激光实现方式 |
| 1.3 Re~(3+)掺杂激光晶体中典型的稀土离子 |
| 1.4 激光晶体的分类与选择 |
| 1.5 国内外研究现状 |
| 1.6 本文研究目的及研究内容 |
| 1.6.1 本文研究目的 |
| 1.6.2 本文研究内容 |
| 第2 章 多晶料的制备与表征 |
| 2.1 高温固相法制备多晶料 |
| 2.2 共沉淀法制备多晶料 |
| 2.2.1 实验试剂及设备 |
| 2.2.2 前驱体的制备过程 |
| 2.2.3 原料的纯化与相图分析 |
| 2.3 多晶料的性能表征 |
| 2.3.1 热重差热分析 |
| 2.3.2 X射线衍射分析 |
| 2.3.3 样品中的化学键及形貌分析 |
| 2.4 晶体中Ho~(3+)离子的浓度方案 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3 章 晶体生长与表征方法 |
| 3.1 晶体生长理论 |
| 3.1.1 成核理论 |
| 3.1.2 晶体生长相变驱动力 |
| 3.1.3 熔体中的生长动力学 |
| 3.1.4 固体-熔体界面形状的影响及控制 |
| 3.1.5 生长炉温区的设计 |
| 3.2 晶体生长工艺 |
| 3.2.1 晶体生长装置 |
| 3.2.2 坩埚的设计及制作 |
| 3.2.3 晶体生长实验 |
| 3.2.4 晶体生长及加工 |
| 3.3 晶体性能测试 |
| 3.3.1 X射线衍射(XRD) |
| 3.3.2 激光显微拉曼测试 |
| 3.3.3 晶体密度测试 |
| 3.3.4 热导率测试 |
| 3.3.5 吸收光谱测试 |
| 3.3.6 发射光谱测试 |
| 3.3.7 衰减曲线测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Ho:BaY_2F_8晶体的性能表征 |
| 4.1 晶体结构与热性能 |
| 4.1.1 X射线衍射分析 |
| 4.1.2 晶体密度分析 |
| 4.1.3 晶体导热性能研究 |
| 4.2 200-2200 nm波段吸收光谱分析 |
| 4.3 红外波段发射光谱及3.9μm光谱参数分析 |
| 4.4 能量传递分析 |
| 4.5 荧光寿命计算 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 Ho,Yb:BaY_2F_8晶体的性能表征 |
| 5.1 晶体物相与结构表征 |
| 5.1.1 X射线衍射分析 |
| 5.1.2 拉曼光谱分析 |
| 5.2 晶体密度分析 |
| 5.3 300-1300 nm波段吸收光谱分析 |
| 5.4 红外波段发射光谱分析 |
| 5.5 2.0μm波段光谱参数计算 |
| 5.6 浓度猝灭机理研究 |
| 5.7 荧光寿命计算及能量传递分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 Ho,Pr:BaY_2F_8晶体的性能表征 |
| 6.1 晶体物相与结构表征 |
| 6.1.1 X射线衍射分析 |
| 6.1.2 拉曼光谱分析 |
| 6.2 晶体密度分析 |
| 6.3 300-1300 nm波段吸收光谱分析 |
| 6.4 1-3μm红外波段发射光谱分析 |
| 6.5 2.9μm波段光谱参数计算 |
| 6.6 浓度猝灭机理研究 |
| 6.7 荧光寿命计算及能量传递分析 |
| 6.8 本章小结 |
| 第7章 Ho,Nd:BaY_2F_8晶体的性能表征 |
| 7.1 晶体物相与结构表征 |
| 7.1.1 X射线衍射分析 |
| 7.1.2 拉曼光谱分析 |
| 7.2 晶体密度分析 |
| 7.3 700-1300 nm波段吸收光谱分析 |
| 7.4 红外波段发射光谱分析 |
| 7.5 2.0μm波段光谱参数计算 |
| 7.6 浓度猝灭机理研究 |
| 7.7 荧光寿命计算及能量传递分析 |
| 7.8 本章小结 |
| 第8章 Ho:BaY_2F_8晶体激光性能表征 |
| 8.1 激光 |
| 8.2 自发辐射、受激吸收和受激发射 |
| 8.3 粒子数反转分布 |
| 8.4 激光产生原理及特点 |
| 8.5 Ho:BaY_2F_8晶体的激光性能测试与分析 |
| 8.5.1 3.9μm激光发射谱分析 |
| 8.5.2 晶体输出能量测试与分析 |
| 8.6 本章小结 |
| 第9 章 结论与展望 |
| 9.1 结论 |
| 9.2 创新点 |
| 9.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（3）掺铒钇镓石榴石晶体生长及其激光性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 引言 |
| §1.2 1.6μm和3μm激光简介 |
| §1.3 1.6μm和3μm激光器研究现状 |
| §1.3.1 1.6μm激光器研究现状 |
| §1.3.2 3μm激光器研究现状 |
| §1.4 激光增益介质的选择 |
| §1.5 本论文的主要研究工作 |
| 参考文献 |
| 第二章 掺铒钇镓石榴石晶体生长 |
| §2.1 引言 |
| §2.2 光浮区法晶体生长概述 |
| §2.3 掺铒钇镓石榴石晶体生长 |
| §2.3.1 多晶料制备 |
| §2.3.2 多晶料棒的制备 |
| §2.3.3 晶体生长工艺及退火 |
| §2.4 影响晶体质量的因素 |
| §2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 Er:YGG晶体结构、组分及热学性质表征 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 Er:YGG晶体结构分析 |
| §3.3 Er:YGG晶体组分表征 |
| §3.4 Er:YGG晶体热学性质表征 |
| §3.4.1 热膨胀和密度 |
| §3.4.2 比热容 |
| §3.4.3 热扩散及热导率 |
| §3.4.4 热冲击系数 |
| §3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 Er:YGG晶体光学性质表征 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 吸收光谱 |
| §4.3 荧光寿命 |
| §4.4 荧光光谱 |
| §4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 Er:YGG晶体激光性能研究 |
| §5.1 引言 |
| §5.2 铒离子的交叉弛豫 |
| §5.3 3μm连续激光实验 |
| §5.4 1.6μm连续激光实验 |
| §5.5 1.6μm被动调Q激光实验 |
| §5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| §6.1 主要研究工作 |
| §6.2 主要创新点 |
| §6.3 有待进一步开展的工作 |
| 攻读博士学位期间发表论文情况 |
| 攻读博士学位期间所获奖励以及专利申请情况 |
| 致谢 |
| Paper 1 |
| Paper 2 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（4）脉冲LD间歇泵浦双程增益单掺铥2微米调Q激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 2μm固体激光器的研究背景与意义 |
| 1.2 2μm固体激光器的发展概况 |
| 1.3 单掺铥氧化物2μm固体激光器的发展现状 |
| 1.3.1 单掺铥氧化物2μm固体激光器的优势 |
| 1.3.2 单掺铥氧化物固体激光器研究现状 |
| 1.4 间歇泵浦技术的发展现状 |
| 1.5 双程泵浦技术的发展现状与双程增益技术的提出 |
| 1.6 本论文主要研究内容 |
| 第2章 脉冲LD双端泵浦双程增益单掺铥调Q激光器理论研究 |
| 2.1 单掺铥介质物理、光学特性分析 |
| 2.2 铥离子能级结构分析 |
| 2.3 脉冲LD双端泵浦单掺铥激光器理论分析 |
| 2.3.1 脉冲LD双端泵浦单掺铥激光器速率方程的建立与求解 |
| 2.3.2 脉冲LD双端泵浦单掺铥激光器输出特性模拟与分析 |
| 2.3.3 脉冲LD双端泵浦单掺铥激光器调Q速率方程的建立与求解 |
| 2.4 脉冲LD双端泵浦双程增益单掺铥激光器理论分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥激光器热效应研究 |
| 3.1 脉冲LD双端泵浦单掺铥晶体光场分析 |
| 3.2 单脉冲双端间歇/双端泵浦单掺铥晶体内部温度场分析 |
| 3.3 重复脉冲双端间歇/双端泵浦单掺铥晶体内部温度场分析 |
| 3.3.1 重复脉冲双端间歇泵浦晶体内温度分布 |
| 3.3.2 重复脉冲双端间歇/双端泵浦单掺铥晶体内部温度对比分析 |
| 3.4 脉冲LD双端间歇/双端泵浦单掺铥晶体热透镜效应分析 |
| 3.4.1 脉冲LD双端间歇/双端泵浦单掺铥介质光程差 |
| 3.4.2 脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥晶体热透镜焦距 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 脉冲LD双端泵浦双程增益单掺铥调Q激光器谐振腔设计 |
| 4.1 脉冲LD双端泵浦单掺铥调Q激光器谐振腔设计 |
| 4.2 脉冲LD双端泵浦双程增益单掺铥调Q激光器谐振腔设计 |
| 4.2.1 脉冲LD双端泵浦双程增益单掺铥调Q激光器的整体设计 |
| 4.2.2 双程增益谐振腔的动态热稳区分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 脉冲LD双端间歇泵浦双程增益单掺铥2μm调Q激光器实验研究 |
| 5.1 脉冲LD双端泵浦单掺铥2μm激光器实验研究 |
| 5.2 脉冲LD双端泵浦单掺铥2μm调Q激光器实验研究 |
| 5.3 脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥同重频2μm调Q激光器实验研究 |
| 5.4 脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥二倍重频2μm调Q激光器实验研究 |
| 5.5 脉冲LD双端间歇泵浦双程增益单掺铥二倍重频2μm调Q激光器实验研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（5）大芯层尺寸Yb：YAG晶体波导激光器特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 晶体波导国内外发展现状 |
| 1.2.1 晶体圆波导国内外研究现状 |
| 1.2.2 平面波导国内外研究现状 |
| 1.2.3 晶体方波导/矩形晶体波导国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 晶体波导导模传播特性及结构设计 |
| 2.1 晶体波导内导模传播特性分析 |
| 2.1.1 晶体矩形波导特征方程表达 |
| 2.1.2 晶体波导特征方程归一化表达 |
| 2.1.3 晶体波导功率约束因子 |
| 2.2 小折射率差的测量 |
| 2.3 晶体波导结构设计 |
| 2.3.1 芯层材料的确定 |
| 2.3.2 内包层材料的确定 |
| 2.3.3 折射率匹配确定的芯层尺寸 |
| 2.3.4 外包层材料的确定 |
| 2.3.5 模式竞争确定的芯层尺寸 |
| 2.3.6 晶体波导内包层尺寸下限的确定 |
| 2.3.7 晶体波导内包层尺寸上限的确定 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 晶体波导热效应分析 |
| 3.1 单包层晶体方波导热分析 |
| 3.1.1 解析法求解温度分布和应力分布 |
| 3.1.2 模拟法求解温度分布和应力分布 |
| 3.2 双包层晶体波导热分析 |
| 3.2.1 解析法求解温度分布、应力分布和热透镜 |
| 3.2.2 模拟法求解温度分布和应力分布 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 晶体波导制备 |
| 4.1 波导的制备技术 |
| 4.2 晶体无胶热键合可键合条件 |
| 4.2.1 σ-R公式推导 |
| 4.2.2 σ-R公式应用举例 |
| 4.3 无胶热键合工艺制备晶体方波导 |
| 4.3.1 晶体方波导键合次序设计 |
| 4.3.2 无胶热键合技术及工艺过程 |
| 4.3.3 键合晶体预处理 |
| 4.3.4 晶体键合表面加工 |
| 4.3.5 键合晶体光胶 |
| 4.3.6 键合晶体热处理 |
| 4.3.7 键合晶体成功举例 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 单包层晶体波导激光器输出特性研究 |
| 5.1 大芯层晶体波导近衍射极限输出实验验证 |
| 5.1.1 泵浦参数 |
| 5.1.2 泵浦光斑的整形 |
| 5.1.3 晶体波导激光器的实验结构和方案 |
| 5.1.4 实验结果及讨论 |
| 5.2 端泵被动调Q晶体波导激光器输出特性研究 |
| 5.2.1 可饱和吸收体Cr4+:YAG能级结构 |
| 5.2.2 被动调Q的原理过程 |
| 5.2.3 被动调Q的速率方程模型 |
| 5.2.4 晶体波导激光器的实验结构和方案 |
| 5.2.5 实验结果和讨论 |
| 5.3 主动调Q晶体波导激光器输出特性研究 |
| 5.3.1 电光调Q晶体的选型 |
| 5.3.2 电光调Q原理 |
| 5.3.3 主动调Q的速率方程模型 |
| 5.3.4 主调Q晶体波导激光器的实验结构和方案 |
| 5.3.5 实验结果和讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 进一步研究及改进的问题 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间所取得的学术成果 |
| 致谢 |
（6）2.79微米新型Er3+掺杂钪镓石榴石激光晶体生长及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 中红外激光技术简介 |
| 1.2 2.79μm附近中红外固体激光器的研究进展 |
| 1.2.1 Cr~(2+)掺杂Ⅱ-Ⅵ硫族化合物固体激光器 |
| 1.2.2 稀土离子掺杂固体激光器 |
| 1.3 Er~(3+)掺杂激光晶体的研究现状及存在问题 |
| 1.3.1 掺铒石榴石结构氧化物晶体 |
| 1.3.2 掺铒倍半氧化物晶体 |
| 1.3.3 掺铒氟化物晶体 |
| 1.3.4 其他掺铒晶体 |
| 1.4 论文的研究内容与目的 |
| 第2章 提拉法生长Er~(3+)掺杂钪镓石榴石激光晶体 |
| 2.1 提拉法晶体生长技术简介 |
| 2.1.1 提拉法基本原理 |
| 2.1.2 提拉法晶体生长的实验设备 |
| 2.1.3 提拉法晶体生长的工艺参数 |
| 2.2 Er~(3+)掺杂钪镓石榴石激光晶体生长 |
| 2.2.1 多晶原料制备 |
| 2.2.2 晶体生长过程 |
| 2.2.3 晶体退火处理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 Er,Pr:GYSGG晶体的抗辐照性能研究 |
| 3.1 Er,Pr:GYSGG晶体的光谱性能 |
| 3.1.1 Er,Pr:GYSGG晶体的吸收光谱及能级跃迁 |
| 3.1.2 Er,Pr:GYSGG晶体的荧光光谱及荧光寿命 |
| 3.2 Er,Pr:GYSGG晶体的抗辐照性能 |
| 3.2.1 Er,Pr:GYSGG晶体的γ射线辐照实验 |
| 3.2.2 辐照对Er,Pr:GYSGG晶体光谱性能的影响 |
| 3.2.3 辐照对Er,Pr:GYSGG晶体激光性能的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 Er,Pr:GYSGG晶体的激光性能及热效应研究 |
| 4.1 传统Er,Pr:GYSGG晶体棒的激光性能 |
| 4.1.1 LD侧面泵浦Er,Pr:GYSGG晶体棒的实验方案 |
| 4.1.2 不同实验条件下Er,Pr:GYSGG晶体棒的激光性能 |
| 4.2 传统Er,Pr:GYSGG晶体棒的热效应分析 |
| 4.2.1 Er,Pr:GYSGG晶体棒的热焦距 |
| 4.2.2 Er,Pr:GYSGG晶体棒的温度分布 |
| 4.3 Er,Pr:GYSGG复合晶体棒的热透镜效应补偿 |
| 4.3.1 激光晶体棒的热键合及端面曲率研磨 |
| 4.3.2 复合激光晶体棒的激光性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 Er,Pr:GYSGG晶体的电光调Q效应 |
| 5.1 电光调Q固体激光器的基本原理 |
| 5.2 基于LGS晶体的电光调Q实验装置 |
| 5.3 LGS电光调Q Er,Pr:GYSGG晶体棒的激光性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 新型Er:LuSGG激光晶体的性能研究 |
| 6.1 Er:LuSGG晶体的物相结构与结晶质量 |
| 6.1.1 Er:LuSGG晶体的物相结构 |
| 6.1.2 Er:LuSGG晶体的结晶质量 |
| 6.2 Er:LuSGG晶体的热学性能 |
| 6.2.1 比热 |
| 6.2.2 热膨胀系数 |
| 6.2.3 热导率 |
| 6.3 Er:LuSGG晶体的光谱性能 |
| 6.3.1 Er: LuSGG晶体的吸收光谱 |
| 6.3.2 Er:LuSGG晶体的荧光光谱及荧光寿命 |
| 6.4 Er:LuSGG晶体的激光性能 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（7）微下拉法生长高质量YAG和YSGG激光单晶光纤及其应用技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 激光增益介质概述 |
| 1.3 单晶光纤材料 |
| 1.3.1 单晶光纤概念及特点 |
| 1.3.2 单晶光纤生长方法及包层研究 |
| 1.3.3 单晶光纤发展现状 |
| 1.4 微下拉单晶生长技术(μ-PD) |
| 1.4.1 微下拉法概述 |
| 1.4.2 微下拉法单晶生长技术研究 |
| 1.5 本论文的选题意义、目的及主要研究内容 |
| 1.6 参考文献 |
| 第二章 实验中使用的仪器、试剂及测试方法 |
| 2.1 单晶光纤生长影响因素 |
| 2.2 实验试剂、测试方法及条件 |
| 2.2.1 实验试剂 |
| 2.2.2 单晶光纤质量评价 |
| 2.2.3 元素组成分析 |
| 2.2.4 光学性质 |
| 第三章 Nd: YAG单晶光纤生长及性能表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 微下拉单晶生长设备 |
| 3.3 Nd: YAG单晶生长 |
| 3.3.1 多晶料合成 |
| 3.3.2 设备改进及工艺优化 |
| 3.3.3 定向籽晶生长与加工 |
| 3.3.4 溶胶凝胶法制备单晶光纤包层 |
| 3.4 晶体质量表征 |
| 3.4.1 单晶结晶性能测试 |
| 3.4.2 直径起伏测试 |
| 3.4.3 离子分布测试 |
| 3.4.4 光纤损耗测试 |
| 3.4.5 光学质量表征 |
| 3.5 YAG晶体中应力集中区(核心)研究 |
| 3.5.1 YAG晶体应力核心研究 |
| 3.5.2 减小单晶光纤应力核心的探索 |
| 3.6 本章小结 |
| 3.7 参考文献 |
| 第四章 Nd: YAG单晶光纤连续激光输出及激光放大应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单晶光纤连续激光输出 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 激光实验 |
| 4.3 双程激光放大实验 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 激光实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 4.5 参考文献 |
| 第五章 Er: YSGG单晶光纤的生长及性能表征 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单晶生长 |
| 5.2.1 多晶料合成 |
| 5.2.2 生长条件探索及工艺优化 |
| 5.2.3 晶胞参数测试 |
| 5.3 晶体质量表征 |
| 5.3.1 单晶性能测试 |
| 5.3.2 离子浓度分布 |
| 5.3.3 光学质量表征 |
| 5.3.4 光谱性能表征 |
| 5.4 本章小结 |
| 5.5 参考文献 |
| 第六章 共掺Nd~(3+)对Er:YSGG单晶光纤3μm光谱性能影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 晶体生长 |
| 6.3 热学性能表征 |
| 6.4 Nd~(3+)敏化效应研究 |
| 6.4.1 吸收光谱分析 |
| 6.4.2 发射光谱分析 |
| 6.5 Nd~(3+)退激活效应研究 |
| 6.5.1 荧光寿命分析 |
| 6.5.2 Nd~(3+)退激活作用机理 |
| 6.6 本章小结 |
| 6.7 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 有待开展的工作 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 攻读学位期间所获荣誉与奖励 |
| 攻读学位期间参加的会议 |
| 攻读学位期间参与的项目 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（8）单掺Nd3+双波长全固态激光器研究进展（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 掺Nd3+激光晶体特性与双波长激光器研究现状 |
| 2.1 Nd∶YAG晶体特性与Nd∶YAG双波长激光器研究现状 |
| 2.2 Nd∶YAP晶体特性与Nd∶YAP双波长激光器研究现状 |
| 2.3 Nd∶YVO4晶体特性与Nd∶YVO4双波长激光器研究现状 |
| 2.4 Nd∶GdVO4晶体特性与Nd∶GdVO4双波长激光器研究现状 |
| 2.5 Nd∶MgO∶LN晶体特性与Nd∶MgO∶LN双波长激光器研究现状 |
| 2.6 掺Nd3+激光晶体特性比较与分析 |
| 2.7 掺Nd3+双波长激光器的典型应用 |
| 3 结 论 |
（9）复合结构镱掺杂石榴石基激光陶瓷的可控制备与性能优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 先进固体激光器的应用前景 |
| 1.2 先进固体激光器用激光陶瓷发展现状 |
| 1.3 复合结构激光陶瓷研究进展概述 |
| 1.3.1 多层复合结构 |
| 1.3.2 同心圆柱状结构 |
| 1.3.3 包边结构 |
| 1.3.4 光波导结构 |
| 1.3.5 梯度掺杂结构 |
| 1.3.6 表层增益结构 |
| 1.4 论文选题依据和研究内容 |
| 1.4.1 选题依据 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第2章 实验原料、设备及表征方法 |
| 2.1 实验原料与试剂 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.3 测试表征方法 |
| 2.3.1 BET比表面积 |
| 2.3.2 场发射扫描电镜 |
| 2.3.3 热重-差热表征 |
| 2.3.4 密度测试 |
| 2.3.5 光学直线透过率测试 |
| 2.3.6 LA-ICP-MS元素分布测定 |
| 第3章 平面波导YAG/Yb:YAG/YAG陶瓷板条设计与性能优化 |
| 3.0 引言 |
| 3.1 高质量流延膜的可控制备及素坯微观结构演化探究 |
| 3.1.1 实验过程 |
| 3.1.2 商业原料粉体的性能表征 |
| 3.1.3 流延膜的性能表征 |
| 3.1.4 陶瓷素坯不同制备阶段的微观结构演化研究 |
| 3.2 平面波导YAG/Yb:YAG/YAG陶瓷光学性能和微观结构表征 |
| 3.2.1 实验过程 |
| 3.2.2 结果与讨论 |
| 3.3 热等静压烧结制备平面波导YAG/10at.%Yb:YAG/YAG陶瓷 |
| 3.3.1 实验过程 |
| 3.3.2 结果与讨论 |
| 3.4 平面波导激光陶瓷板条的结构设计与性能优化 |
| 3.4.1 实验过程 |
| 3.4.2 平面波导YAG/Yb:YAG/YAG陶瓷板条的光学质量和显微结构 |
| 3.4.3 大尺寸平面波导 YAG/Yb:YAG/YAG 激光陶瓷的激光性能 |
| 3.4.4 平面波导YAG/Yb:YAG/YAG陶瓷中Yb3+离子扩散行为研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 平面波导LuAG/Yb:LuAG/LuAG陶瓷制备与性能表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验过程 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 原料粉体,流延膜和素坯的性能表征 |
| 4.3.2 平面波导LuAG/Yb:LuAG/LuAG陶瓷的光学质量和显微结构 |
| 4.3.3 平面波导LuAG/Yb:LuAG/LuAG陶瓷的激光性能 |
| 4.3.4 平面波导LuAG/Yb:LuAG/LuAG陶瓷中Yb3+离子扩散行为研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 梯度掺杂和表层增益Yb:YAG陶瓷的制备与性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 梯度掺杂Yb:YAG陶瓷的制备与性能研究 |
| 5.2.1 实验过程 |
| 5.2.2 烧结温度对不同掺杂浓度Yb:YAG陶瓷光学质量的影响 |
| 5.2.3 梯度掺杂Yb:YAG陶瓷的显微结构和性能表征 |
| 5.3 新型多段掺杂Yb:YAG激光陶瓷板条的制备与性能研究 |
| 5.3.1 实验过程 |
| 5.3.2 多段掺杂Yb:YAG激光陶瓷的显微结构和性能表征 |
| 5.3.3 多段掺杂Yb:YAG激光陶瓷的激光性能 |
| 5.4 表层增益Yb:YAG激光陶瓷板条的制备与性能研究 |
| 5.4.1 引言 |
| 5.4.2 实验过程 |
| 5.4.3 表层增益Yb:YAG激光陶瓷的显微结构和性能表征 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 全文总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）激光二极管泵浦的Nd：YAG陶瓷激光器热效应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 激光二极管泵浦的全固态激光器 |
| 1.1.1 激光器的工作原理 |
| 1.1.2 激光二极管泵浦的全固态激光器的结构 |
| 1.2 激光工作物质概述 |
| 1.2.1 Nd:YAG透明陶瓷作为激光工作物质的可能性 |
| 1.2.2 陶瓷激光器研究现状 |
| 1.3 泵浦方式 |
| 1.3.1 端面泵浦 |
| 1.3.2 侧面泵浦 |
| 1.4 运转方式 |
| 1.4.1 连续激光器 |
| 1.4.2 单次脉冲激光器 |
| 1.4.3 重复脉冲激光器 |
| 1.5 热效应及冷却方式 |
| 1.5.1 热效应的产生机理 |
| 1.5.2 热效应的改善方式 |
| 1.6 论文的主要工作及创新点 |
| 2.激光二极管端面泵浦Nd:YAG陶瓷热效应的基本理论 |
| 2.1 传热学基本理论 |
| 2.2 热传导方程 |
| 2.2.1 热传导方程的一般形式 |
| 2.2.2 热传导方程的初始条件及边界条件 |
| 2.3 激光二极管端面泵浦Nd:YAG陶瓷温度场模型假设 |
| 2.3.1 泵浦光源模型 |
| 2.3.2 计算传热模型的基本假设 |
| 2.4 本章小结 |
| 3.LD端泵长方体Nd:YAG陶瓷激光器热分析 |
| 3.1 连续LD端面泵浦的长方体Nd:YAG陶瓷激光器热分析 |
| 3.1.1 计算陶瓷端面上有热交换的温度场 |
| 3.1.2 计算陶瓷端面绝热的温度场 |
| 3.1.3 陶瓷端面有热交换的温度场特性分析 |
| 3.1.4 陶瓷端面绝热的温度场特性分析 |
| 3.1.5 两种模型对比分析 |
| 3.1.6 不同因素对长方体Nd:YAG陶瓷温度场的影响 |
| 3.2 脉冲LD端面泵浦的长方体Nd:YAG陶瓷激光器热分析 |
| 3.2.1 单脉冲端泵的长方体Nd:YAG陶瓷温度场 |
| 3.2.2 重复脉冲端泵的长方体Nd:YAG陶瓷温度场 |
| 3.2.3 脉冲LD端泵的长方体Nd:YAG陶瓷温度场的特性分析 |
| 3.2.4 不同因素对长方体Nd:YAG陶瓷温度场的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 4.LD端泵圆棒Nd:YAG陶瓷激光器热分析 |
| 4.1 连续LD端面泵浦的圆棒Nd:YAG陶瓷激光器热分析 |
| 4.1.1 计算连续LD端泵的圆棒Nd:YAG陶瓷的温度场 |
| 4.1.2 LD连续端泵的圆棒Nd:YAG陶瓷温度场特性分析 |
| 4.1.3 不同因素对圆棒Nd:YAG陶瓷温度场的影响 |
| 4.2 脉冲LD端面泵浦的圆棒Nd:YAG陶瓷激光器的热分析 |
| 4.2.1 计算脉冲LD端泵的圆棒Nd:YAG陶瓷温度场 |
| 4.2.2 脉冲LD端泵的圆棒Nd:YAG陶瓷温度场特性分析 |
| 4.2.3 不同因素对圆棒Nd:YAG陶瓷温度场的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 5.LD端泵Nd:YAG陶瓷热形变场 |
| 5.1 LD端面泵浦Nd:YAG陶瓷热形变场模型的建立 |
| 5.2 计算LD端面泵浦的长方体Nd:YAG陶瓷热形变分析 |
| 5.3 计算LD端面泵浦的圆棒Nd:YAG陶瓷热形变分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6.总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 研究生学习阶段发表论文及获奖情况 |
四、激光二极管端面抽运的多晶Nd∶YAG 1.06μm连续激光器（论文参考文献）
- [1]多波长LDAs脉冲泵浦Nd:YAG激光器[D]. 杨博达. 长春理工大学, 2021(02)
- [2]稀土掺杂氟化钇钡激光晶体生长及性能研究[D]. 王新宇. 长春理工大学, 2021(01)
- [3]掺铒钇镓石榴石晶体生长及其激光性能研究[D]. 尤丽. 山东大学, 2021(11)
- [4]脉冲LD间歇泵浦双程增益单掺铥2微米调Q激光器研究[D]. 温雅. 长春理工大学, 2021(01)
- [5]大芯层尺寸Yb：YAG晶体波导激光器特性研究[D]. 胡星. 北京工业大学, 2020(06)
- [6]2.79微米新型Er3+掺杂钪镓石榴石激光晶体生长及性能研究[D]. 赵绪尧. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [7]微下拉法生长高质量YAG和YSGG激光单晶光纤及其应用技术研究[D]. 武柏屹. 山东大学, 2020(10)
- [8]单掺Nd3+双波长全固态激光器研究进展[J]. 吴春婷,常奥磊,温雅,桑迪,王宇恒,陈薪羽. 发光学报, 2020(04)
- [9]复合结构镱掺杂石榴石基激光陶瓷的可控制备与性能优化[D]. 姜楠. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2019(03)
- [10]激光二极管泵浦的Nd：YAG陶瓷激光器热效应研究[D]. 赵萌. 西安建筑科技大学, 2019(06)