[发明专利]一种测量激光晶体受激发射截面的方法及装置

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该运转状态下实际的受激发射截面。

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，所述弛豫振荡频率理论值的计算公式为：

式中，ω_off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。

6.根据权利要求5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，激光器总的腔衰减速率的计算公式为：

κ＝κ_m+κ_l

式中，为激光器输出镜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，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。

7.根据权利要求5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，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，σ_s为激光受激发射截面，ρ_lm＝ρ_c*c_w为增益介质中掺杂原子密度，ρ_c为掺杂原子浓度为1.0％对应的原子密度，c_w为增益介质的掺杂浓度，c为光速，L₁为激光晶体原子掺杂长度，L₂为光在谐振腔中单次往返的腔长，n为激光晶体的折射率。

8.根据权利要求5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，腔内光子数的计算公式为：

式中，为下能级自发辐射速率，为上能级自发辐射速率，τ_f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，p_in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，η_t为抽运光传输效率，η_a＝1-exp(-αL₁)为增益介质的吸收效率，α是增益介质对泵浦激光的吸收系数，为量子效率，ν_l为输出激光频率，ν_p为泵浦激光频率，h为普朗克常数，N_lm为激光介质中的所利用的掺杂离子数，表示为：N_lm＝ρ_lm*V_m，其中，V_m为抽运激光在激光晶体处的模体积，表示为：其中，ω_p为抽运激光在激光晶体中心的束腰半径，λ_p为抽运激光的波长。