光泵鹼金屬蒸氣雷射的動力學和特性研究

《光泵鹼金屬蒸氣雷射的動力學和特性研究》是依託浙江大學，由潘佰良擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：光泵鹼金屬蒸氣雷射的動力學和特性研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：潘佰良
• 項目類別：面上項目

項目摘要

光泵鹼金屬蒸氣雷射是兼有固體和氣體雷射優點的新型雷射器件，能輸出具有高光束質量的高效高功率近紅外雷射，在雷射冷卻、定向能量傳輸和材料處理等方面有廣泛的套用前景，對這類雷射進行深入的機理和特性研究無疑具有重要的學術和套用價值。. 本項目理論上建立起各自的物理模型來完整描述二極體雷射泵浦的銫和銣蒸氣雷射的動力學過程和雷射機制，結合實驗參量，數值求解該模型獲得銫和銣蒸氣雷射相關能級粒子數密度和腔內外光子數密度在連續和脈衝泵浦光場下的變化規律，研究泵浦光和諧振腔等參量對雷射輸出特性的影響機制，闡明該類雷射的粒子數反轉機制和雷射發射過程。實驗上設計一套完整的實驗方案，採用多種抽運耦合方式和諧振腔結構，系統研究二極體雷射泵浦銫和銣蒸氣雷射的輸出特性，包括各工作參量（緩衝氣壓和組分、溫度、泵浦光和諧振腔參數等）與雷射功率和效率的關係，以期獲得一組最佳化運轉參量，實現該類雷射的高效穩定運轉。

結題摘要

光泵鹼金屬蒸氣雷射作為一種兼有固體和氣體雷射優點的新型雷射器件，具有量子效率高、熱效應小和光束質量高等特點，對其雷射動力學和輸出特性進行深入研究具有重要的學術和套用價值。本項目在國家自然科學基金的資助下，按項目研究計畫開展了以下幾個方面的研究工作並取得一些創新成果：建立了各自的物理模型計算分析了光泵銫蒸氣雷射和二極體泵浦銣蒸氣雷射的動力學過程和輸出特性，得到了與實驗基本一致的模擬結果。給出了二極體端面泵浦鹼金屬蒸氣雷射的熱傳導模型，數值分析了不同端面泵浦方式下鹼金屬池中的空間溫度分布及其梯度和熱透鏡焦距隨工作參量的變化關係，指出在高功率泵浦時合理選擇工作參量能有效降低熱效應。設計了基於DPAL（Diode pumped alkali vapor lasers）的MOPA系統，建立了一個物理模型描述了該類MOPA系統的動力學機制和雷射放大過程，模擬結果得到了實驗驗證。搭建了半導體雷射泵浦銣蒸氣雷射的實驗裝置，實驗研究了泵浦光中心波長、功率和銣蒸氣密度與吸收係數和795nm ASE強度的關係，實現了795nm的銣雷射振盪。