本文建立适用于2.8μm光纤激光器脉冲泵浦的增益开关Fe:ZnSe激光器计算模型,并基于有限差分法进行数值模拟.模拟研究泵浦脉冲波形、泵浦脉冲宽度、泵浦功率、晶体温度、掺杂浓度等参数对增益开关激光脉冲形态、脉宽、峰值功率等参数影响,分析弱泵浦和强泵浦时激光脉冲产生及分裂演变过程,获得相关参数对激光脉冲产生影响规律.数值模拟结果表明,激光器谐振腔内的动态增益和损耗影响着腔内光子数建立动态平衡的时间,泵浦功率、重频、耦合率等参数影响着增益开关建立稳定振荡所需的时间.相同泵浦脉冲能量下,高斯脉冲泵浦要比矩形脉冲泵浦产生的激光脉冲峰值功率更高,脉宽更窄,脉冲产生时间更早.在低温(77 K)条件下,适当掺杂浓度和泵浦功率可以使Fe:ZnSe激光器获得更高峰值功率和单峰波形的增益开关脉冲输出.在泵浦功率较低情况下,掺杂浓度存在一个最佳值,而并非越大越好.为获得同频率的激光脉冲输出,需综合考虑高浓度下的激发态吸收以及晶体长度.
