Nd:YAG新型激光陶瓷材料的激光性能研究

对Nd:YAG激光陶瓷材料的激光性能进行表征与评估，可为激光陶瓷材料在不同领域中的应用和开发提供依据。采用相应的激光泵浦模块，对不同掺杂浓度的Nd:YAG激光陶瓷材料的激光输出特性表征与评估，探究掺杂浓度与性能之间的内在联系，对激光陶瓷材料激光连续、准连续、调Q以及频率变换进行激光输出特性表征评估。随着Nd:YAG激光陶瓷材料中Nd离子掺杂浓度的增加，1064 nm谱线的荧光谱宽显著变宽，同时荧光寿命逐渐缩短，当掺杂浓度从0.1 at.%增至6.0 at.%时，荧光寿命从261 μs降至54 μs，表明高掺杂浓度下荧光强度衰减加快；总损耗系数随掺杂浓度的增加而增大，其中吸收损耗系数在高掺杂浓度下尤为显著，例如掺杂浓度为0.1 at.%时总损耗系数为0.015 cm−1，6.0 at.%时总损耗系数高达0.919 cm−1，远高于低掺杂浓度样品；当掺杂浓度为0.5 at.%、0.8 at.%和1.0 at.%时，激光陶瓷材料表现出最佳性能，光光效率均高于20%，其中，0.8 at.%掺杂浓度的样品输出功率达12.9 W，光光效率为36.7%，显示出优异的激光输出特性。在连续运转条件下，掺杂浓度为1.0 at.%的Nd:YAG陶瓷棒与相同掺杂浓度的晶体棒相比，陶瓷棒激光输出功率为25.0 W，晶体棒为27.0 W，光光效率分别为36.2%和39.2%，表明Nd:YAG 激光陶瓷材料与Nd:YAG晶体两者最佳激光性能基本一致，激光陶瓷材料具有很好的调Q运转特性以及非线性频率变换性能。该研究系统探讨了不同掺杂浓度Nd:YAG陶瓷的激光性能，并揭示了掺杂浓度对激光输出特性的影响规律，为高性能Nd:YAG陶瓷激光材料的优化设计和实际应用提供了重要依据。