LD抽泵Nd:GdVO4声光-Cr4+:YAG双调Q激光脉宽控制研究

本文介绍了采用激光二极管(LD)抽运的c轴切割Nd:GdVO4晶体激光器，通过声光调制器(AOM)实现主动调Q开关，并结合Cr4+:YAG饱和吸收体进行被动调Q，从而在1.06μm波长上实现声光Cr4+:YAG主被动双调Q激光运行。实验结果显示，通过调整AOM和Cr4+:YAG在谐振腔内的位置，可以有效地控制激光脉冲宽度，并且观察到双调Q激光的单脉冲能量和峰值功率的变化范围。此外，文章基于矩阵传输理论计算出腔内模式半径沿腔轴的变化，考虑到腔内光强的空间高斯分布和声光调制的渡越时间，建立了LD抽运声光Cr4+:YAG主被动双调Q激光的耦合速率方程组。这些理论计算与实验数据吻合，为理解和优化此类激光器的性能提供了基础。 在激光技术中，双调Q机制是一种控制激光脉冲宽度和能量输出的有效方法。激光二极管(LD)抽运的Nd:GdVO4晶体是激光器的核心组件，GdVO4晶体具有较高的光学质量和热稳定性，适合作为激光介质。声光调制器(AOM)利用声波在晶体中的传播改变光的折射率，从而实现快速开关，达到调Q的目的。而Cr4+:YAG饱和吸收体则通过其吸收特性被动地控制激光脉冲的形成，当腔内光强达到饱和时，吸收体的吸收效率降低，允许激光脉冲通过。 实验中，通过改变AOM和Cr4+:YAG在谐振腔的位置，可以调节激光脉冲的形成过程，进而控制脉冲宽度。脉冲宽度的控制对于激光器的应用至关重要，因为它直接影响到激光的峰值功率和能量密度。高斯分布描述了腔内光强的空间分布，这在计算激光器性能时是必要的考虑因素。 速率方程组是描述激光振荡过程中粒子数反转、泵浦和损耗动态变化的重要工具。在双调Q系统中，耦合速率方程组不仅包括了主动调Q和被动调Q的相互作用，还考虑了激光增益介质的动态行为和腔内光学效应。理论模型与实验结果的比较验证了模型的准确性和实用性，有助于进一步优化激光器设计，提高其工作性能。 该研究为双调Q激光器的设计和控制提供了理论依据，特别是对于激光脉冲的宽度控制和能量优化，这对于激光加工、通信、医学和科学研究等领域具有重要的应用价值。