LD端面泵浦Tm HoYLF激光器的学双稳特性研究.docx

LD端面泵浦Tm，Ho：YLF激光器的光学双稳特性研究摘 LD端面泵浦Tm，Ho：YLF激光器的光学双稳特性研究 摘 要 激光二极管泵浦的21am固体激光器具有人眼安全、大气穿透性好、效率高等优点， 在工业、医疗、军事等领域都得到了广泛的应用。光学双稳器件由于其在高速光通信、 光学图像处理、光存储、以及光学逻辑元件等方面的潜在应用价值引起了人们极大的关 注。因此，研究二极管泵浦固体激光器的光学双稳特性在激光与非线性光学技术领域具 有重要的意义。 Tm，Ho：YLF激光器的29m激光双稳输出现象已在实验中观察到，但是光学双稳态 的形成机理尚未得到充分的理论研究。本文在详细分析Tm，Ho：YLF激光晶体粒子跃迁 过程和泵浦光传输特性的基础上，提出了Tm，Ho：YLF激光器的自饱和吸收光学双稳机 制，阐明了Tm，Ho：YLF激光器光学双稳态的形成过程和物理机理。自饱和吸收双稳机 制来源于激光系统的准三能级特性及其所导致的基态重吸收，是一种全光式的双稳输出 机制。 本文分析了Tm，Ho：YLF激光器的稳态双稳输出特性。基于Tm，Ho：YLF激光器的自 饱和吸收光学双稳形成机制，建立了Tm，Ho：YLF激光器的耦合能级双稳速率方程模型。 通过对双稳速率方程模型进行数值模拟，得了到激光器的稳态双稳输出特性。详细研究 了能量传递上转换以及Tm，Ho：YLF激光器重要参数对双稳跳变阈值、跳变功率和双稳 区宽度的影响，所研究的参数包括输出镜透过率、谐振腔长、Ho”离子掺杂浓度、晶体 温度以及谐振腔损耗。 本文建立了Tm，Ho：YLF激光器的动态双稳速率方程模型。通过对动态双稳理论模 型进行数值分析，研究了Tm，Ho：YLF激光器的动态双稳操作过程，进一步阐明了激光 器光学双稳态的物理机理。通过对Tm，Ho：YLF激光器动态双稳操作的数值分析，给出 了双稳操作的重要时间特性，包括双稳开启延迟时间和双稳转换时间。得到了双稳操作 触发脉冲对激光器双稳输出时间特性的影响。 关键词：Tm，Ho：YLF激光器；光学双稳；基态重吸收 哈尔滨工程大学硕士学位论文Abstract 哈尔滨工程大学硕士学位论文 Abstract LD-pumped 2p．m solid lasers are wildly used in industry,medical treatment and military for its various advantages such as eye—safety,good atmosphere penetration and high efficiency． Optical bistability devices have attracted great attention for their potential applications in many areas such as high—speed optical communication，optical image processing，optical storage and opdcal logic elements．Therefore，the research on optical bistability characteristics in LD-pumped solid lasers is of great significant in the area of nordinear optical technique． Optical bistability output phenomenon of Tm，Ho：YLF 21xm laser has been observed in the experiment，but the formation mechanism of the optical bistability has not been well researched theoretically yet．In this dissertation，a self-saturable absorption mechanism for the optical bistability in Tm，Ho：YLF laser is proposed on the basis of detailedly analyzing the particle transition processes and the pump light transmission characteristic in the Tm．Ho：YLF laser crystal．The formation reason and the physical mechanism of the bistability i