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端抽运Yb3+:YVO4激光准三能级理论模型研究

夏忠朝 羊富贵 乔亮

端抽运Yb3+:YVO4激光准三能级理论模型研究

夏忠朝, 羊富贵, 乔亮
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  • 立足于Yb离子能级结构、谐振腔增益损耗和布居数分配情况, 利用爱因斯坦辐射理论和速率方程理论, 建立了适合Yb3+离子激光的准三能级理论模型. 该模型引入有效腔长增益贡献因子对腔内光强进行了从头计算, 获得了阈值方程. 利用此模型与Yb激光的实验结果相比较, 发现有效腔长对增益的贡献可以改变腔内损耗和粒子数反转的概率, 也继而影响激光阈值和输出功率效率. 应用于LD端抽运Yb3+:YVO4激光实验中, 在971 nm LD抽运, 有效晶体长度 L=1 mm, 输出镜透过率对激光波长1016 nm为1%条件下, 获得阈值为1.1 W; 有效晶体长度L=2 mm, 输出镜透过率为10%条件下, 阈值获得为3.9 W.
    • 基金项目: 福建省自然科学基金 (批准号: 2012J05109), 和福建省教育厅项目(批准号: JA12332, JB12192, JA12333, JK2012058)资助的课题.
    [1]

    Stefan Bjurshagen, Ralf Koch 2004 Applied Optics 43 4753

    [2]

    Zhou Y, Yao S N, Liu J, Chen J B, Chen S F, Xin J G 2013 Acta Phys. Sin. 62 024210 (in Chinese) [周英, 姚淑娜, 刘军, 陈家斌, 陈淑芬, 辛建国 2013 物理学报 62 024210]

    [3]

    Beach R J 1995 Optics Communications 123 385

    [4]

    Brenier A, Boulon G 2001 Journal of Alloys and Compounds 323 210

    [5]

    Gao J Y, Zhang Q L, Sun D L, Liu W B, Yang H J, Wang X F, Yin S T 2013 Acta Phys. Sin. 62 013102 (in Chinese) [高进云, 张庆礼, 孙敦陆, 刘文鹏, 杨华军, 王小飞, 殷绍唐 2013 物理学报 62 013102]

    [6]

    Fan T Y, Byer R L 1987 IEEE J. Quantum Electron QE-23 605

    [7]

    Risk W P 1988 J. Opt. Soc. Am. B 5 1412

    [8]

    Li S M, Huang W L 2005 Laser devices principle and designs (Beijing: National defence industry press) p150-160 (in Chinese) [李适民, 黄维玲 2005 激光器件原理与设计 (北京: 国防工业出版社) 第150–160页]

    [9]

    Takunori T, Tulloch W M, Byer R L 1997 Applied Optics 36 1867

    [10]

    Kisel V E, Troshin A E, Tolstik N A, Shcherbitsky V G, Kuleshov N V, Matrosov V N, Matrosova T A, Kupchenko M I 2004 Optics Letters 29 2491

    [11]

    Lan J M, Chen J Z, Guo F Y, Gao S K, Hu X L, Zhuang N F 2003 Journal of Synthetic Crystals 32 449

  • [1]

    Stefan Bjurshagen, Ralf Koch 2004 Applied Optics 43 4753

    [2]

    Zhou Y, Yao S N, Liu J, Chen J B, Chen S F, Xin J G 2013 Acta Phys. Sin. 62 024210 (in Chinese) [周英, 姚淑娜, 刘军, 陈家斌, 陈淑芬, 辛建国 2013 物理学报 62 024210]

    [3]

    Beach R J 1995 Optics Communications 123 385

    [4]

    Brenier A, Boulon G 2001 Journal of Alloys and Compounds 323 210

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    Gao J Y, Zhang Q L, Sun D L, Liu W B, Yang H J, Wang X F, Yin S T 2013 Acta Phys. Sin. 62 013102 (in Chinese) [高进云, 张庆礼, 孙敦陆, 刘文鹏, 杨华军, 王小飞, 殷绍唐 2013 物理学报 62 013102]

    [6]

    Fan T Y, Byer R L 1987 IEEE J. Quantum Electron QE-23 605

    [7]

    Risk W P 1988 J. Opt. Soc. Am. B 5 1412

    [8]

    Li S M, Huang W L 2005 Laser devices principle and designs (Beijing: National defence industry press) p150-160 (in Chinese) [李适民, 黄维玲 2005 激光器件原理与设计 (北京: 国防工业出版社) 第150–160页]

    [9]

    Takunori T, Tulloch W M, Byer R L 1997 Applied Optics 36 1867

    [10]

    Kisel V E, Troshin A E, Tolstik N A, Shcherbitsky V G, Kuleshov N V, Matrosov V N, Matrosova T A, Kupchenko M I 2004 Optics Letters 29 2491

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    Lan J M, Chen J Z, Guo F Y, Gao S K, Hu X L, Zhuang N F 2003 Journal of Synthetic Crystals 32 449

  • [1] 尚连聚, 郑义. 激光二极管端面抽运的1.34μm Nd:YVO4三镜折叠腔型激光器. 物理学报, 2002, 51(9): 2015-2017. doi: 10.7498/aps.51.2015
    [2] 周英, 戴玉, 姚淑娜, 刘军, 陈家斌, 陈淑芬, 辛建国. 激光二极管抽运Nd:YVO4晶体的三维热效应分析. 物理学报, 2013, 62(2): 024210. doi: 10.7498/aps.62.024210
    [3] 张晓华, 颜彩繁, 张光寅, 武丁二, 周 睿, 丁 欣, 姚建铨. LD端抽运平直腔Nd:YVO4固态激光器的输出功率特性研究. 物理学报, 2006, 55(3): 1196-1200. doi: 10.7498/aps.55.1196
    [4] 周青春. 理想腔中具有正交偶极矩的级联型三能级原子发射谱. 物理学报, 2006, 55(9): 4618-4623. doi: 10.7498/aps.55.4618
    [5] 郭志椿, 缪胜清, 易佑民. 吸附氦(4He)薄膜准二维运动的有效势近似. 物理学报, 1984, 33(6): 797-804. doi: 10.7498/aps.33.797
    [6] 尚连聚. 激光二极管端面抽运的1.34μm Nd:YVO4平凹腔型激光器. 物理学报, 2003, 52(10): 2476-2480. doi: 10.7498/aps.52.2476
    [7] 张志颖, 付申成, 苟立丹, 姚治海. 三能级闭合环路系统控制的位相和幅度相关的无反转增益. 物理学报, 2013, 62(10): 104206. doi: 10.7498/aps.62.104206
    [8] 柏江湘, 米贤武, 李德俊. 光学微盘腔与三能级量子点系统中的模耦合研究. 物理学报, 2010, 59(9): 6205-6212. doi: 10.7498/aps.59.6205
    [9] 卢道明. 三能级原子与耦合腔相互作用系统中的纠缠特性. 物理学报, 2012, 61(3): 030301. doi: 10.7498/aps.61.030301
    [10] 高云峰, 冯 健, 王继锁. 级联三能级原子与单模场相互作用下的腔场谱. 物理学报, 2004, 53(8): 2563-2568. doi: 10.7498/aps.53.2563
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-12-10
  • 修回日期:  2013-02-25
  • 刊出日期:  2013-06-05

端抽运Yb3+:YVO4激光准三能级理论模型研究

  • 1. 福建江夏学院, 福州 350108
    基金项目: 

    福建省自然科学基金 (批准号: 2012J05109), 和福建省教育厅项目(批准号: JA12332, JB12192, JA12333, JK2012058)资助的课题.

摘要: 立足于Yb离子能级结构、谐振腔增益损耗和布居数分配情况, 利用爱因斯坦辐射理论和速率方程理论, 建立了适合Yb3+离子激光的准三能级理论模型. 该模型引入有效腔长增益贡献因子对腔内光强进行了从头计算, 获得了阈值方程. 利用此模型与Yb激光的实验结果相比较, 发现有效腔长对增益的贡献可以改变腔内损耗和粒子数反转的概率, 也继而影响激光阈值和输出功率效率. 应用于LD端抽运Yb3+:YVO4激光实验中, 在971 nm LD抽运, 有效晶体长度 L=1 mm, 输出镜透过率对激光波长1016 nm为1%条件下, 获得阈值为1.1 W; 有效晶体长度L=2 mm, 输出镜透过率为10%条件下, 阈值获得为3.9 W.

English Abstract

参考文献 (11)

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