半导体抽运铯蒸气激光器阈值特性分析

徐艳; 陈飞; 谢冀江; 李殿军; 杨贵龙; 高飞; 郭劲

doi:10.7498/aps.63.174201

摘要

本文建立了一种速率方程模型，以铯蒸气为例描述了半导体抽运碱金属蒸气激光器的阈值特性. 经数值求解该模型，定量分析了抽运光束腰位置和半径、蒸气池长度、运行温度等参量对激光器的阈值抽运功率的影响. 结果表明，存在最佳的抽运光束腰位置和半径、蒸气池长度以及运行温度使阈值最低，此外改善抽运光束质量也能有效降低阈值抽运功率. 所得规律与目前实验事实基本相符，表明了该模型能较好地反映半导体抽运碱金属蒸气激光器的阈值特性，为该类激光器的优化设计提供一定的借鉴和参考.

关键词:

Abstract

A rate equation model is established to describe the threshold characteristics of a diode-pumped Cs vapor laser in this paper. With the help of the numerical solution for the model, the influences of several parameters (waist position and waist radius of pump laser, length of vapor cell, and operating temperature) on the threshold pump power are analyzed. Results show that there are optimal values of the pump waist position and radius, vapor cell length and operating temperature to ensure a lowest threshold pump power. Besides, the decrease of divergence angle can reduce threshold pump power effectively. Simulation results are in good agreement with the experimental data. It is shown that the model can be used to reveal the threshold characteristics of diode-pumped alkali vapor laser and may serve as a theoretical guidance for the optimization design of this laser.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 激光与物质相互作用国家重点实验室, 长春 130033;

2.
中国科学院大学, 北京 100049

基金项目: 激光与物质相互作用国家重点实验室自主研究课题（批准号：SKLLIM1210-01）和国家自然科学基金青年科学基金（批准号：61308050）资助的课题.

Authors and contacts

1.
Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, State Key Laboratory of Laser Interaction with Matter, Changchun 130033, China;

2.
University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Funds: Project supported by the Fundamental Research Project of Chinese State Key Laboratory of Laser Interaction with Matter (Grant No. SKLLIM1210-01), and the Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61308050).

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