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[IEEE 2019欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 铽镓石榴石晶体的磁导率温度依赖性及光学偏振旋转特性

DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8873393 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 法拉第隔离器（IF）广泛应用于高功率光纤激光器中，以消除激光运行期间背向反射的有害影响。由于铽镓石榴石（TGG）晶体具有合适的磁光特性，它是最广泛用于IF的材料之一。然而，磁光晶体因吸收激光辐射而产生的加热会降低IF的性能。非均匀加热会导致机械应力，进而引起非均匀的偏振畸变。TGG的光学吸收系数值在很大程度上取决于晶体生长技术。确定TGG晶体的光学吸收温度依赖性也是本研究的目标之一。通过激光量热法（即通过测量传输激光辐射加热的晶体温度）测量了直径d = 0.4 cm、长度l = 2 cm的圆柱形TGG样品在1060 nm波长下的光学吸收系数。晶体加热与传输光功率的依赖关系为1.1±0.1 K/W。通过求解热平衡方程计算了吸收系数。其值从22°C加热到43°C时从1.6*10?3 cm?1增加到1.9*10?3 cm?1。还通过实验估算了TGG的温度依赖性磁导率μ(T)对偏振旋转角β的贡献。使用共振阻抗光谱法实验测量了TGG晶体的磁导率温度依赖性。TGG磁导率在室温（20°C）下约为1.008，在晶体加热到80°C时降低了Δμ = -1.2*10??。在TGG样品均匀加热和通过传输线偏振激光辐射（最高30 W光功率，1064 nm波长，2 mm光束直径）非均匀加热的情况下，测量了偏振轴旋转角变化Δβ的温度依赖性。施加的磁场强度为0.4 T，偏振轴旋转的全角度为17.5°?？悸堑讲饬课蟛睿街智榭鱿碌摩う?T) ? (5 ± 0.25)*10?2 deg/°C。需要注意的是，较窄的激光光束可能会因较大的温度梯度而导致更大的差异。通过分析μ(T)和β(T)的测量结果发现，磁导率随温度变化的贡献对整体偏振旋转角变化的影响几乎比热致维尔德常数变化低90倍。然而，如果需要对偏振轴角度进行精确控制，则应考虑μ(T)的影响。
作者： Renata Ismagilova，Renat Shaidullin，Oleg Ryabushkin
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究钆铽石榴石（TGG）晶体磁导率和光学偏振旋转的温度依赖性，以应用于高功率光纤激光器。

研究成果

研究发现，与维尔德常数的热致变化相比，TGG晶体磁导率的温度依赖性对偏振旋转角度的影响极小。然而，若要精确控制偏振轴角度，则需考虑磁导率温度依赖性的影响。该研究强调了理解磁光材料热效应对高功率激光应用的重要性。

研究不足

研究指出，较窄的激光束会因更大的温度梯度导致结果差异更显著，这表明研究结论对所有光束尺寸的普适性存在局限。此外，偏振轴角度控制的精确度可能需要进一步考虑磁导率的温度依赖性。

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