激光雷达用2 μm Tm:YAG激光器波长精细调控的理论研究

王彩丽; 谢仕永; 刘辉; 许阳蕾; 张敬

doi:10.3788/IRLA201847.0830003

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激光雷达用2 μm Tm:YAG激光器波长精细调控的理论研究

王彩丽, 谢仕永, 刘辉, 许阳蕾, 张敬

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王彩丽, 谢仕永, 刘辉, 许阳蕾, 张敬. 激光雷达用2 μm Tm:YAG激光器波长精细调控的理论研究[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(8): 830003-0830003(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0830003

引用本文:

Wang Caili, Xie Shiyong, Liu Hui, Xu Yanglei, Zhang Jing. Theoretical study of 2 μm Tm: YAG laser with wavelength switchable accurately for lidar[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(8): 830003-0830003(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0830003

Citation:

Wang Caili, Xie Shiyong, Liu Hui, Xu Yanglei, Zhang Jing. Theoretical study of 2 μm Tm: YAG laser with wavelength switchable accurately for lidar[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(8): 830003-0830003(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0830003

激光雷达用2 μm Tm:YAG激光器波长精细调控的理论研究

doi: 10.3788/IRLA201847.0830003

1.
中国建筑材料科学研究总院,北京 100024

基金项目:

中国建筑材料科学研究总院前沿探索基金（YX-91）

详细信息

作者简介:
王彩丽(1983-),女,高级工程师,博士,主要从事固体激光技术方面的研究。Email:clw3662@163.com

中图分类号: TN248.1

Theoretical study of 2 μm Tm: YAG laser with wavelength switchable accurately for lidar

1.
China Building Materials Academy,Beijing 100024,China

摘要: 2 m激光应用于激光雷达探测等领域，对于波长的要求比较精确，研究了激光器结构参数对准三能级Tm：YAG激光器输出波长的精细调控技术。基于侧面泵浦激光器泵浦阈值的理论模型，通过对不同谱线的泵浦阈值进行数值模拟，研究结果表明：通过改变晶体温度、激光介质长度、输出耦合率等途径可实现激光器的输出波长在2.0~2.1 m的光谱区内的精细调控。
- 激光器 /
- 准三能级 /
- 泵浦功率密度 /
- 波长精细调控
Abstract: Application of 2 m laser in lidar systems, remote sensing, requires more accurate wavelength. Based on the analysis of the quasi-three-level side pumped Tm:YAG laser system, the oscillating conditions of this laser were predicted from the point of pump threshold with taking into account reabsorption loss. The model accurately predictes that the laser central wavelength is switchable in the range of 2.0-2.1 m by means of different laser parameters, such as crystal temperature, the crystal length, the transmission of the output coupler.
- laser /
- quasi-three-level /
- pump power density /
- wavelength switchable accurately

[1]	Suni P J M, Henderson S W. 1m/pulse Tm:YAG laser pumped by a 3-W diode laser[J]. Optical Letter, 1991, 16(11):817-819.
[2]	Yu J, Trieu B C, Modlin E A, et al. 1 J/pulse Q-switched 2m solid-state laser[J]. Optical Letter, 2006, 31(4):462-464.
[3]	Yokozawa T, Hara H. Laser-diode end-pumped Tm:YAG eye-safe laser[J]. Optical Letter, 1996, 9(35):1424-1426.
[4]	Lia L J, Yao B Q, Ju Y L, et al. 8.30m singly resonant ZnGeP2 optical parametric oscillators pumped by a Tm, Ho:GdVO4 laser[J]. Laser Physics, 2000, 19(10):1957-1959.
[5]	Li Yufeng. Study of diode pumped Tm3+ doped soled state lasers[D]. Harbin:Harbin Institute of Technology, 2008. (in Chinese)李玉峰. 二极管泵浦单掺Tm3+固体激光器研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2008.
[6]	Sato A, Asai K, Itabe T. Double-pass-pumped Tm:YAG laser with a simple cavity configuration[J]. Appl Op, 1998, 37(27):6395-6400.
[7]	Buryy O A, Sugak D Y, Ubizskii S B, et al. The comparative analysis and optimization of the free-running Tm3+:YAP and Tm3+:YAG micro lasers[J]. Appl Phys B, 2007, 88:433-442.
[8]	Ju Y L, Wang Q, Wu C T, et al. Lasing characteristics of a single-frequency Tm:YAG laser[J]. Laser Phys, 2009, 19(6):1216-1219.
[9]	Petrov V, Tanaka Y, Suzuki T. Parametric h generation of 1-ps pulses between 5 and 11m with a ZnGeP2 crystal[J]. J Quantum Electron, 1997, 33:1749-1755.
[10]	Nieuwenhuis A F, Lee C J, van der Slot P J M, et al. Mid-infrared ZGP optical parametric oscillator directly pumped by a lamp-pumped, Q-switched Cr,Tm,Ho:YAG laser[C]//SPIE, 2007, 6455:645518.
[11]	Honea E C, Beach R J, Sutton S B, et al. 115-W Tm:YAG diode-pumped solid-state laser[J]. J Quantum Electron, 1997, 33:1592-1600.
[12]	Lai K S, Xie W J, Wu R F, et al. A 150 W 2-micron diode-pumped Tm:YAG laser[C]//Conference on Advanced Solid-state Lasers, 2002, 68:535-539.
[13]	Cao D, Peng Q, Du S, et al. A 200 W diode-side-pumped CW 2m Tm:YAG laser with water cooling at 8[J]. Appl Phys B, 2011, 103:83-88.
[14]	Stoneman R C, Esterowitz L. Efficient, broadly tunable, laser-pumped Tm:YAG and Tm:YSGG cw lasers[J]. Opt Lett, 1990, 15:486-488.
[15]	Wang C L, Du S F, Niu Y X, et al. Wavelength switchable high-power diode-side-pumped rod Tm:YAG laser around 2m[J]. Opt Exp, 2013, 21:7156-7161.
[16]	Wang C L, Niu Y X, Du S F, et al. High-power diode-side-pumped rod Tm:YAG laser at 2.07m[J]. Appl Opt, 2013, 52:7494-7497.
[17]	Niu Y X, Wang C L, Liu W W, et al. Theoretical model predictions and experimental results for a wavelength switchable Tm:YAG laser[J]. Appl Opt, 2014, 53:4359-4362.
[18]	Taira T, Tulloch W M, Byer R L. Modeling of quasi-three-level lasers and operation of cw Yb:YAG lasers[J]. Appl Opt, 1997, 36:1867-1874.
[19]	Fan T Y, Byer R L. Modeling and CW operation of a quasi-three-level 946 nm Nd:YAG laser[J]. J Quantum Electron, 1987, 23:605-612.
[20]	Man Da, Niu Yanxiong, Wang Caili. Theoretical analysis and numerical simulation for wavelength switchable Tm:YAG laser[J]. Acta Optica Sinica, 2015, 35(1):0114001. (in Chinese)满达, 牛燕雄, 王彩丽. Tm:YAG激光器的波长可调谐理论和实验研究[J]. 光学学报, 2015, 35(1):0114001.

[1]	许湘钰, 刘召强, 贾童, 楚春双, 张勇辉, 张紫辉. 增益分布对GaN基蓝光微盘激光器模式分布和发光功率的影响 . 红外与激光工程, 2024, 53(1): 20230401-1-20230401-8. doi: 10.3788/IRLA20230401
[2]	刘安金, 张靖, 赵少宇. 垂直腔的光场调控及其应用（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210425-1-20210425-9. doi: 10.3788/IRLA20210425
[3]	王天齐, 康治军, 孟冬冬, 邱基斯, 刘昊. 受激布里渊散射相位共轭镜在高功率纳秒激光器中的应用进展 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20211024-1-20211024-12. doi: 10.3788/IRLA20211024
[4]	白振旭, 陈晖, 张展鹏, 王坤, 丁洁, 齐瑶瑶, 颜秉政, 李森森, 闫秀生, 王雨雷, 吕志伟. 百瓦级1.2/1.5 μm双波长金刚石拉曼激光器（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210685-1-20210685-7. doi: 10.3788/IRLA20210685
[5]	冉建, 曹飞, 姜俊, 张兴. 大电流、高稳定脉冲激光器驱动电路设计与数学分析 . 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20200184-20200184. doi: 10.3788/IRLA20200184
[6]	祖嘉琦, 武帅, 张海涛, 耿东晛, 卢姁. 光纤饱和吸收体掺镱全光纤化激光器 . 红外与激光工程, 2020, 49(6): 20190382-1-20190382-6. doi: 10.3788/IRLA20190382
[7]	陈晴, 浦双双, 牛娜, 周阳, 郑权. 双波长蓝光LD抽运Pr:YLF晶体倍频261 nm紫外激光器 . 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20200090-20200090. doi: 10.3788/IRLA20200090
[8]	王菲. 高稳定度光泵浦腔内倍频488 nm半导体薄片激光器 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 606004-0606004(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0606004
[9]	陈子伦, 周旋风, 王泽锋, 许晓军. 高功率光纤激光器功率合束器的研究进展(特邀) . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 103005-0103005(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0103005
[10]	崔建丰, 高涛, 张亚男, 王迪, 姚俊, 岱钦. 高效率、高峰值功率351nm准连续紫外激光器 . 红外与激光工程, 2017, 46(6): 605004-0605004(4). doi: 10.3788/IRLA201746.0605004
[11]	宋玉志, 宋甲坤, 张祖银, 李康文, 徐云, 宋国峰, 陈良惠. 大功率及高转换效率2.1μm GaInSb/AlGaAsSb量子阱激光器 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 505003-0505003(4). doi: 10.3788/IRLA201645.0505003
[12]	高明, 王浟, 蒋志刚, 王宏元, 安国斐, 韩聚洪, 张伟, 蔡和, 薛亮平, 王顺艳, 周杰. 30 W输出的Yb³⁺:KGd(WO₄)₂激光系统的理论设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1105003-1105003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1105003
[13]	黄伟, 谭荣清, 李志永. LD横向泵浦铷蒸气激光器阈值特性理论研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 206001-0206001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0206001
[14]	刘旭, 魏靖松, 谭朝勇, 朱孟真, 程勇. 激光器免温控泵浦源的多波长选择理论 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 505004-0505004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0505004
[15]	张鑫, 刘源, 贺岩, 杨燕, 侯霞, 陈卫标. 人眼安全高重频窄脉宽单模全光纤激光器特性研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1105-1109.
[16]	毛小洁, 秘国江, 庞庆生, 邹跃. 高光束质量弹载激光主动成像激光器研制 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2239-2242.
[17]	支音, 李隆, 史彭, 屈子杰, 甘安生. 脉冲LD 端面泵浦Nd:YAG 晶体温场研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 491-496.
[18]	苏艳丽, 罗旭, 张学辉, 姜梦华, 惠勇凌, 雷訇, 李强. 重复频率连续可调谐的Cr⁴⁺:YAG被动调Q微片激光器 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 355-359.
[19]	徐正文, 曲轶, 王钰智, 高婷, 王鑫. 高功率980nm非对称宽波导半导体激光器设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1094-1098.
[20]	李静婉, 冯士维, 张光沉, 熊聪, 乔彦斌, 郭春生. 多发光区大功率激光器的热特性分析 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 2027-2032.

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激光雷达用2 μm Tm:YAG激光器波长精细调控的理论研究

doi: 10.3788/IRLA201847.0830003

1. 中国建筑材料科学研究总院,北京 100024

作者简介:
王彩丽(1983-),女,高级工程师,博士,主要从事固体激光技术方面的研究。Email:clw3662@163.com

收稿日期: 2018-03-11
修回日期: 2018-04-15
刊出日期: 2018-08-25

基金项目:

中国建筑材料科学研究总院前沿探索基金（YX-91）

中图分类号: TN248.1

关键词:

摘要: 2 m激光应用于激光雷达探测等领域，对于波长的要求比较精确，研究了激光器结构参数对准三能级Tm：YAG激光器输出波长的精细调控技术。基于侧面泵浦激光器泵浦阈值的理论模型，通过对不同谱线的泵浦阈值进行数值模拟，研究结果表明：通过改变晶体温度、激光介质长度、输出耦合率等途径可实现激光器的输出波长在2.0~2.1 m的光谱区内的精细调控。