摘要
2μm激光处于人眼安全波段，并且位于大气窗口，因此在光电对抗、医学、激光雷达等领域有着广泛的应用。采用单掺Tm3+激光器作为单掺Ho3+晶体泵浦源，是目前获得高功率、高光束质量2μm激光的重要手段。Ho:YLF晶体属各项异性晶体，谐振腔内无需插入其他选偏元件，即可获得2μm波段线偏振光，热透镜效应较弱，上能级寿命长，是理想的获得中远红外输出的光学参量振荡器的泵浦源。 首先通过分析Ho:YLF晶体的吸收光谱，选取了发射波长1890nm的Tm:YLF激光器作为泵浦源。从速率方程出发，基于Ho:YLF和Tm:YLF激光器的物理模型，模拟仿真分析了晶体长度，激活离子掺杂浓度，泵浦光腰半径，输出镜透过率，上转换损耗系数、泵浦光聚焦深度等参数对激光器的阈值功率，输出功率，斜率效率等参数之间的关系。通过分析激光器运行时，晶体内部的温度分布，从而得到晶体内部Ho3+离子不同stark能级上粒子数布局分布，进而分析温度对激光器的输出性能的影响。 1890nm激光器使用两个最大功率为150W的光纤耦合输出半导体激光器，双向泵浦Tm:YLF晶体。使用体光栅作为全反镜，谐振腔内以布儒斯特角插入厚度为0.05mm的F-P标准具稳定波长。获得了最大输出功率为50W，斜率效率为31.9%，光束质量因子M2为3.9的1890nm偏振光输出。 使用1890nm激光器做泵浦源，端面单端泵浦Ho:YLF晶体，采用“U”型腔设计，晶体长度为54mm，激活离子掺杂浓度为0.5at.%。在使用曲率半径为-400mm，透过率为49%输出耦合镜，在腔长为415mm时，获得了2050nm激光的最大输出功率为19.5W，经过拟合后得到的斜率效率为54.8%。在声光调Q模式下，对比了不同重频（10kHz、5kHz、1kHz）的脉冲输出特性，当重频为1kHz时获得了脉冲宽度为28.81ns（±7.76%），单脉冲能量为10.2mJ的2.05μm激光。
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