| 题名 | 新型激光材料Nd:Lu3Al5O12特性研究 |
| 作者 | 乔书旗 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2015 |
| 授予单位 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 |
| 导师 | 施翔春 |
| 关键词 | Nd：LuAG 大能量 全固态激光器 激光陶瓷 |
| 其他题名 | The research of new laser material Nd:Lu3Al5O12 |
| 中文摘要 | 激光二极管泵浦的大能量、短脉冲、高平均功率固体激光器，由于具有转化效率高、光束质量好、体积小、寿命长等特点，在工业加工、惯性聚变能、医疗以及相关科研等领域有着重要的应用价值。而对于固体激光器，激光介质材料是激光技术发展的核心和基础，探索和研究新型激光工作物质对于研制新型大能量激光器具有巨大的潜在应用价值。 Lu3Al5O12(LuAG)晶体属立方晶系，具有光学各向同性、热导率高、硬度高等特点，具有良好的热力学和机械性能，能够容许高平均功率下工作。而对于Nd：LuAG而言，其具有相对长的荧光寿命，大的饱和通量，特别适合用于大能量高重频固体激光器中。 本论文基于Nd：LuAG的激光特性，开展了一系列研究工作： 1） 搭建了LD端泵的激光器平台，分别使用Nd：LuAG晶体、Nd：YAG晶体和Nd：LuAG陶瓷作为激光增益介质，在实验上验证了Nd：LuAG的激光特性，并且我们第一次实现了Nd：LuAG陶瓷电光调Q出光。 2） 以测量的1at%掺杂Nd：LuAG陶瓷的荧光寿命和发射截面为依据，使用了蒙特卡罗的方法仿真Nd：LuAG在薄片放大器中的储能，并且与Nd：YAG作为对比分析。 3） 提出薄片梯度掺杂的概念，并且分析了梯度掺杂对薄片散热和储能均匀性带来的积极影响。 经过以上的实验和模拟仿真，Nd：LuAG适合用于大能量激光器，特别是Nd：LuAG陶瓷因为具有与Nd玻璃相似的激光特性，有望取代Nd玻璃成为大能量激光器的增益介质。 |
| 英文摘要 | High energy, short pulse and high power solid-state lasers pumped by laser diodes (LD) have a lot of advantages, such as: high conversion efficiency, good beam quality, small size and long service lifetime. It makes the high energy solid-state lasers can be used in industrial processing, inertial fusion energy, medical care and related research fields. For solid-state lasers, the laser medium is the most important component. The research of new laser materials can promote the development of high energy laser system. Lu3Al5O12(LuAG) belongs to cubic crystal system. It has good thermo-dynamics and mechanical properties with optical anisotropy, high thermal conductivity, and high hardness. Nd:LuAG is suitable for high energy, high repetition rate solid-state lasers because of long fluorescence lifetime and high saturation flux. In our paper, we research the laser characteristics of the Nd:LuAG. We carry out a series of works as follows : 1) We build up a LD end-pumped laser experiment. Nd:LuAG crystal, Nd:YAG crystal and Nd:LuAG ceramic are used as laser gain medium respectively. 2) We use the measured fluorescence lifetime and emission cross section of 1 at% doped Nd:LuAG ceramic as our simulation parameters. By using Monte Carlo method, we research the storage energy of Nd:LuAG and Nd:YAG under the same pump condition. 3) We research the gradient doping of thin disk. The gradient doping can improve the ability of heat conduction and uniformity of energy storage of gain medium. Through the above experiments and simulation, we find that Nd:LuAG is a good gain medium of high energy lasers. Especially the laser characteristics of Nd:LuAG ceramic is similar to Nd glass, which may make Nd:LuAG ceramic replaces Nd glass as gain medium for high energy lasers. |
| 语种 | 中文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.siom.ac.cn/handle/181231/16898]  |
| 专题 | 上海光学精密机械研究所_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 乔书旗. 新型激光材料Nd:Lu3Al5O12特性研究[D]. 中国科学院上海光学精密机械研究所. 2015. |
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