[发明专利]一种测量激光晶体受激发射截面的方法及装置

说明书

本发明公开了一种测量激光晶体受激发射截面的方法及装置，该方法包括：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；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；当弛豫振荡频率测量值等于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。本发明测量精准，适合稳定运转下全固态激光器激光晶体实际受激发射截面的测量。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种测量激光晶体受激发射截面的方法及装置。

背景技术

全固态激光器因在实现高功率输出时能够兼具低噪声、窄线宽、完美光束质量等特性，在了量子信息、冷原子物理、精密光谱、精密测量、激光加工、激光雷达、激光遥感、光电对抗等基础科学研究、工业制造加工、国防安全等领域被广泛应用。激光晶体是产生振荡激光的载体，是构成激光器的三要素之一，激光晶体的受激发射截面是其一项重要的参数，光晶体的受激发射截面直接决定激光晶体的小信号增益系数和激光器的饱和激光强度，最终影响激光器的输出功率和光-光转换效率。在全固态激光器以及全固态激光放大器的研制中，精确得到激光晶体在实际运转条件下的受激发射截面对激光器和激光放大器参数结构设计至关重要。同时，精确测量激光器实际运转状态下激光晶体的受激发射截面能为激光器维护中判定晶体性能是否完好、晶体温控元件是否正常工作提供参考依据，对于后期激光器设计优化起关键作用。

当前，激光晶体有效发射截面的测量主要是基于荧光光谱法，主要是采用单色仪或者荧光光谱仪测量激光晶体发射的荧光光谱，得到荧光发射谱带的有效半宽度，根据荧光强度随时间的衰减特性得到荧光寿命。该过程中为了避免产生激光的影响，通常是在低抽运激光注入激光晶体以及激光晶体处于恒温箱的条件下测量晶体发射荧光光谱。

虽然目前对激光晶体受激发射截面的测量有许多报道，但是同一种类激光晶体所列出的受激发射截面有较大差异，由于测量状态活所用晶体的不同生长条件造成。同时，荧光光谱法对于正在调试或者已经封装的激光器激光晶体受激发射截面的测量无能为力。在激光器实际运转状态下，抽运激光功率远高于激光阈值。并且在激光器实际运转状态下激光晶体的受激发射截面受晶体温度分布特征的影响，具体表现为激光晶体受激发射截面随晶体温度的升高而快速降低。激光晶体的温度分布特征受激光无辐射跃迁过程产生的热负载、激光晶体温控装置实际的控温效果等因素的影响。激光晶体的真实受激发射截面受晶体掺杂浓度以及注入晶体抽运激光功率的影响，较高掺杂浓度和抽运激光功率均会加剧激光晶体的热负载，减小晶体的实际受激发射截面，降低激光器的光-光转换效率。

因此，现有激光晶体有效发射截面的测量方法存在测量不精准的问题，不易于在全固态激光器实际运转状态下精确测量激光晶体受激发射截面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有激光晶体有效发射截面的测量方法存在测量不精准的问题，不易于在全固态激光器实际运转状态下精确测量激光晶体受激发射截面。

本发明目的在于提供一种测量激光晶体受激发射截面的方法及装置，本发明操作简单、结果准确，易于在全固态激光器实际运转状态下精确测量激光晶体受激发射截面。本发明能够精确测量激光器实际运转状态下激光晶体的受激发射截面，有助于精准预测激光器输出特性和优化激光器结构参数设计。

本发明通过下述技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种测量激光晶体受激发射截面的方法，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读取激光器的弛豫振荡频率测量值ω_m；