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专利号: 2022101507446
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种测量激光晶体受激发射截面的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:测量激光器的强度噪声,并从激光器的强度噪声谱线中获取激光器的弛豫振荡频率测量值;

根据测量激光器的强度噪声时激光器的实际参数,利用激光器弛豫振荡频率的理论函数作函数曲线图;所述函数曲线图是以激光器激光晶体受激发射截面理论值为自变量,且以激光器的弛豫振荡频率理论值为因变量的函数曲线图;

当所述弛豫振荡频率测量值等于所述弛豫振荡频率理论值时,所述函数曲线图中所述弛豫振荡频率测量值对应的横坐标的值,即为激光器的被测激光晶体在注入抽运功率的运转状态下实际的受激发射截面;

所述弛豫振荡频率理论值的计算公式为:

式中,ωoff为弛豫振荡频率理论值,κ为激光器总的腔衰减速率,g为激光器激光晶体原子跃迁与激光器腔模之间耦合的受激辐射速率,α为腔内光子数;

激光器总的腔衰减速率的计算公式为:

κ=κm+κl

式中, 为激光器输出耦合镜引起的腔衰减速率, 为激光器腔内损耗引

起的腔衰减速率,t为输出耦合镜透射率,δ为激光器腔内损耗, 为振荡激光在激光器谐振腔内的寿命,L2为光在谐振腔中单次往返的腔长;c为光速;

激光器激光晶体原子跃迁与激光器腔模之间耦合的受激辐射速率的计算公式为:式中,σs为激光受激发射截面,ρlm=ρc*cw为增益介质中掺杂原子密度,ρc为掺杂原子浓度为1.0%对应的原子密度,cw为增益介质的掺杂浓度,L1为激光晶体原子掺杂长度,n为激光晶体的折射率;

腔内光子数的计算公式为:

式中, 为下能级自发辐射速率,τ为下能级粒子寿命, 为上能级自发辐射速率,τf为上能级反转粒子的荧光寿命,j2为基态粒子数分布几率,j2表示为: 其中,Γ为泵浦速率,Γ表示为: 其中,pin为测量激光器强度噪声时对应的激光器中激光二极管抽运功率,ηt为抽运光传输效率,ηa=1‑exp(‑βL1)为增益介质的吸收效率,β是增益介质对泵浦激光的吸收系数, 为量子效率,νl为输出激光频率,νp为泵浦激光频率,h为普朗克常数,Nlm为激光介质中的所利用的掺杂离子数,表示为:Nlm=ρlm*Vm,其中,Vm为抽运激光在激光晶体处的模体积,表示为: 其中,ωp为抽运激光在激光晶体中心的束腰半径,λp为抽运激光的波长。

2.根据权利要求1所述的一种测量激光晶体受激发射截面的方法,其特征在于,所述的测量激光器的强度噪声是利用自零拍噪声探测装置测量激光器的强度噪声。

3.根据权利要求1所述的一种测量激光晶体受激发射截面的方法,其特征在于,所述激光器为全固态激光器。

4.根据权利要求3所述的一种测量激光晶体受激发射截面的方法,其特征在于,所述被测激光晶体安装于全固态激光器中,满足在激光器噪声测量过程中激光器处于稳定运转状态。

5.根据权利要求1所述的一种测量激光晶体受激发射截面的方法,其特征在于,该方法适应于正在调试的或已经封装的全固态激光器激光晶体在实际运转状态下的受激发射截面测量。

6.一种测量激光晶体受激发射截面的装置,其特征在于,该装置支持如权利要求1至5中任一所述的一种测量激光晶体受激发射截面的方法,该装置包括:测量单元,用于测量激光器的强度噪声,并从激光器的强度噪声谱线中获取激光器的弛豫振荡频率测量值;

理论作图单元,用于根据测量激光器的强度噪声时激光器的实际参数,利用激光器弛豫振荡频率的理论函数作函数曲线图;所述函数曲线图是以激光器激光晶体受激发射截面理论值为自变量,且以激光器的弛豫振荡频率理论值为因变量的函数曲线图;

判断计算单元,用于当所述弛豫振荡频率测量值等于所述弛豫振荡频率理论值时,所述函数曲线图中所述弛豫振荡频率测量值对应的横坐标的值,即为激光器的被测激光晶体在注入抽运功率的运转状态下实际的受激发射截面。