Nd:MgO:LiNbO_3和Er:LiNbO_3波导激光器的阈值泵浦功率和斜效率的理论研究

本文从速率方程出发，考虑了泵浦光和激光模式的空间分布，分别推导了Ｎｄ：ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ３和钛扩散Ｅｒ：ＬｉＮｂＯ３波导激光器的阈值泵浦功率和斜率效率的一般表达式。根据实验条件给出了它们的计算值，大部分符合或接近实验结果。

双包层光纤激光器泵浦阈值的解析表达式

对连续运行时双包层光纤激光器阈值的优化问题进行了分析。从速率方程组出发,在不忽略光纤损耗系数和保留再发射项主导部分的近似条件下推导出了双包层光纤激光器阈值泵浦功率的显函数解析表达式,得到了光纤激光器产生振荡所需的最小光纤长度的显函数解析解;还给出了泵浦光子数密度和上能级粒子数密度沿光纤方向随光纤长度变化的显函数解析解。最后和其他文献中在忽略泵光再发射项和激光损耗的近似条件下得到的结果进行了比较和分析。

准二能级阈值泵浦光纤激光器的理论分析

根据含损耗系数的稳态速率方程组,对掺准二能级稀土粒子光纤激光器的泵浦阈值进行了分析和完全解析求解。求得了泵浦阈值功率的显函数解析式,得到了泵浦光阈值功率随光纤位置变化的隐函数表达式,以及信号光功率和上能级粒子数随光纤位置变化的解析表达式。对所得的解进行了数值分析,并与已有的理论和实验结果进行了比较分析。结果表明:由于忽略了信号光和泵浦光损耗系数,不同近似条件下给出的泵浦阈值功率均比实验值低,但所导出的理论研究结果与已有实验结果的差异最小。

掺Nd^(3+)增益导引-折射率交叉导引光纤激光器阈值特性分析

研究了单端泵浦条件下掺Nd^(3+)增益导引-折射率交叉导引(GG-ICG)光纤激光器的阈值特性。建立了单端泵浦条件下改进的速率方程,通过解析解得到了阈值泵浦功率,并分析了阈值泵浦功率与Nd^(3+)掺杂浓度(N),光纤长度(L),纤芯半径(a)以及输出镜反射率(R2s)之间的关系,并给出了理论解释。研究结果表明,当N=1×1020cm-3,L=1 cm,a=45μm,R1s=1,R2s=0.85时,对应的激光阈值最低,为2.95 W。研究结果对光纤激光器的优化设计具有重要的意义。

Ho:YAG激光器阈值特性理论分析

利用准三能级理论,建立了端面泵浦Ho∶YAG激光器阈值理论模型,推导出Ho激光阈值泵浦功率表达式,并分析了阈值泵浦功率与介质吸收效率、输出镜透过率的关系.结果表明:Ho∶YAG激光器属于低阈值激光器,合理选择激光器参量,采用1 907nm泵浦或1 930nm'翼泵浦'方式,可使Ho激光阈值泵浦功率处于毫瓦级水平;选择合适透过率的输出耦合镜,可实现Ho∶YAG激光输出波长在2 092nm和2 124nm之间转换.

三能级光纤激光器速率方程组的阈值解析解

在考虑了泵浦损耗及激光损耗的情况下,解析求解了阈值泵浦下的三能级光纤激光器速率方程组,获得了泵浦功率阈值的显函数解析表达式,泵浦功率沿光纤变化的隐函数表达式,以及用功率变化表示的各个能级的粒子数密度随位置变化的显函数表达式。并利用这些表达式对光纤激光器的阈值特性进行了研究,研究表明:泵浦功率阈值随泵浦损耗系数增大而增大;激光上能级粒子数密度随归一化位置呈下降趋势,而下能级粒子数密度的变化与此相反;泵浦功率阈值越大(光纤长度越长),净增益系数随归一位置下降就越快。所获得的结果适用于单包层和双包层光纤激光器。

LD泵浦的Nd:YAG陶瓷激光器

介绍了一种新型的固体激光材料———Nd:Y3Al5O12(Nd:YAG)陶瓷的光学特性,设计并研制成LD泵浦的Nd:YAG陶瓷微型激光器件。阈值泵浦功率为48mW,在泵浦功率为1.5W时获得了516mW的1064nm连续激光输出,光 光转换效率为34.4%。

Nd : MgO : LiNbO_3 和Er : Ti : LiNbO_3 波导激光器的理论研究

首次报导了Ｎｄ∶ＭｇＯ∶ＬｉＮｂＯ３和Ｅｒ∶Ｔｉ∶ＬｉＮｂＯ３波导激光器的理论研究结果．对于Ｎｄ∶ＭｇＯ∶ＬｉＮｂＯ３质子交换波导激光器，通过假设在波导宽度／深度方向上模场强度分布为Ｇａｕｓｓｉａｎ／Ｈｅｒｍｉｔｅ－Ｇａｕｓｓｉａｎ和Ｇａｕｓｓｉａｎ／Ｔｗｏ－ｈａｌｆ－Ｇａｕｓｓｉａｎ两种试探函数，给出了阈值泵浦功率和斜率效率的计算结果．对于钛扩散Ｅｒ∶Ｔｉ∶ＬｉＮｂＯ３波导激光器，利用变分法计算了光波导信号和泵浦光模场强度分布高斯参数和有效折射率随波导条宽的变化关系，还计算了相应的有效泵浦面积与信号光及泵浦光之间的耦合效率．此外，直接从Ｅｒ∶Ｔｉ∶ＬｉＮｂＯ３光波导的荧光光谱计算了Ｅｒ３＋的受激发射截面，并计算了Ｅｒ∶Ｔｉ∶ＬｉＮｂＯ３波导激光器的阈值泵浦功率和斜率效率．

微球喇曼激光器的性能研究

由光学球微腔与光纤耦而构成的喇曼激光器大大降低了阈值泵浦功率,明显提高了总体效率.本文对微球喇曼激光器的性能进行了详细的理论模拟研究,从泵浦信号和喇曼信号的速率方程出发,推导出微球喇曼激光器的阈值公式,讨论和分析了微球喇曼激光器的球微腔与熔锥光纤的耦合特性及耦合对激光器阈值的影响,并提出了提高该激光器耦合效率的有效方案.

掺铒波导环形腔激光器特性研究

根据掺铒波导光放大理论和耦合器传输矩阵,建立了描述掺铒波导环形腔激光器的理论模型,在此基础上分析了环形腔弯曲半径、耦合器耦合系数和掺铒离子浓度等因素对泵浦阈值和激射光输出特性的影响.结果表明由于受到波导弯曲损耗和其他机制损耗的共同作用,存在一优化弯曲半径使得波导环形腔激光器在较低阈值泵浦功率下实现较高的斜率效率;激射光输出耦合器作为激光谐振腔损耗的一部分,其耦合系数的大小影响到激光器的特性,在耦合系数为0.2附近处可获得较高的激射光输出功率;铒离子掺杂浓度在0.85×1026m?3时具有最低的阈值泵浦功率,在不引起明显上转换效应的条件下,适当的增加铒离子浓度可以提高激射光波的输出功率.研究结果为掺铒波导环形腔激光器的设计和制作提供了理论依据.