若干鎢酸鹽、釩酸鹽激光拉曼晶體性能研究.pdf

1、本論文的主要研究內(nèi)容包括： 一、(1)測量了SrWO<,4>晶體的拉曼散射光譜，結(jié)合晶格振動群論對拉曼譜線進行了指認(rèn)，確認(rèn)了其歸屬。 (2)用532nm的皮秒脈沖作為泵浦源，在單次通過實驗條件下研究了SrWO<,4>晶體的受激拉曼散射特性，獲得了5級斯托克斯(Stokes)線(559.23nm，589.61nm，623.49nm，661.50nm，704.44nm)和3級反斯托克斯(anti-Stokes)線(506.97nm，

2、484.34nm，463.65nm)，由此計算出了SrWP<,4>晶體拉曼頻移為921.5cm<'-1>；測量了不同長度SrWO<,4>晶體1級斯托克斯受激拉曼散射的閩值，并得到SrWO<,4>晶體的穩(wěn)態(tài)增益系數(shù)為15.5±0.4cm/GW，確認(rèn)了SrWO<,4>晶體受激拉曼散射的最佳匹配方式；測量了SrWO<,4>晶體高階的受激拉曼散射閾值和增益；受激拉曼散射的整體轉(zhuǎn)換效率高于62﹪。(3)在355nm皮秒激光泵浦下，觀察到3級斯托克

3、斯線(366.44nm、379.25nm、392.98nm)，測量了SrWO<,4>晶體1級Stokes的泵浦閾值，并計算得到相應(yīng)的拉曼增益為49.09cm/GW。(4)基于SrWO<,4>晶體，實現(xiàn)了皮秒外腔式拉曼激光器的高效率運轉(zhuǎn)。 二、(1)測量了BaWO<,4>晶體的拉曼散射光譜，結(jié)合晶格振動群論對拉曼譜線進行了指認(rèn)，確認(rèn)了其歸屬。 (2)用532nm的皮秒脈沖作為泵浦源，在單次通過實驗條件下研究了BaWO<,4>晶體的

4、受激拉曼散射特性，獲得了5級斯托克斯線(559.64nm，590.26nm，624.42nm，662.76nm，706.18nm)和3級反斯托克斯線(463.42nm，484.24nm，507.04nm)，計算出了BaWO<,4>晶體拉曼頻移為927cm<'-1>cm<'-1>；測量了不同長度BaWO<,4>晶體1級斯托克斯受激拉曼散射的閩值，并得到BaWO<,4>晶體的穩(wěn)態(tài)增益系數(shù)為19.6±0.7cm/GW，確認(rèn)了BaWO<,4>晶

5、體受激拉曼散射的最佳匹配方式。(3)測量了BaWO<,4>晶體高階Stokes光和一階anti-Stokes光的受激拉曼散射閾值和增益，受激拉曼散射的整體轉(zhuǎn)換效率高于78﹪。(4)在355nm皮秒激光泵浦下，觀察到3級斯托克斯線(366.52nm、379.40 nm、393.22nm)，測量了1級Stokes受激拉曼散射的泵浦閾值，計算得到拉曼增益為51.8±2.7cm/GW。(5)基于BaWO<,4>晶體，實現(xiàn)了皮秒外腔式拉曼激光器的

6、高效率運轉(zhuǎn)。 三、(1)用532nm的皮秒脈沖作為泵浦源，在單次通過實驗條件下研究了YV04晶體的受激拉曼散射特性，獲得了2級斯托克斯線(558.6nm，587.8nm)和1級反斯托克斯線(508.0nm)，由此計算出YVO<,4>晶體的拉曼頻移為891cm<'-1>；測量了不同長度YVO<,4>晶體1級斯托克斯受激拉曼散射的閾值，并得到Y(jié)VO<,4>晶體的穩(wěn)態(tài)增益系數(shù)為15.7±0.8cm/GW；測量了YVO<,4>晶體高階的

7、受激拉曼散射閡值和增益，受激拉曼散射的整體轉(zhuǎn)換效率高于52﹪。(2)在355nm皮秒激光泵浦下，觀察到2級斯托克斯線(366.03nm、378.37 nm)，測量了YVO<,4>晶體的受激拉曼散射閾值，計算出拉曼增益為20.3+0.6cm/Gw。(3)基于YVO<,4>晶體，實現(xiàn)了皮秒外腔式拉曼激光器的高效率運轉(zhuǎn)。多波長輸出總轉(zhuǎn)換效率51.4﹪，最大輸出能量2.2mJ。1313nm單波長輸出轉(zhuǎn)換效率12.3﹪，最大輸出能量0.36mJ。

8、 四、(1)測量了GdVO<,4>晶體的拉曼散射光譜，結(jié)合晶格振動群論對拉曼譜線進行了指認(rèn)，確認(rèn)了其歸屬。 (2)用532nm的皮秒脈沖作為泵浦源，在單次通過實驗條件下研究了GdVO<,4>晶體的受激拉曼散射特性，獲得了3級斯托克斯線(557.98nm，586.86nm，618.92nm)和1級反斯托克斯線(508.01nm)，由此計算出GdVO<,4>晶體的拉曼頻移為882cm<'-1>；測量了不同GdVO<,4>晶體1級斯托

9、克斯受激拉曼散射的閾值，并得到該晶體的穩(wěn)態(tài)增益系數(shù)為26.6+0.2cm/GW，確認(rèn)了GdVO<,4>晶體受激拉曼散射的最佳匹配方式：測量了GdVO<,4>晶體高階的受激拉曼散射閾值和增益，受激拉曼散射的整體轉(zhuǎn)換效率高于43﹪。(3)在355nm皮秒激光泵浦下，觀察到2級斯托克斯線(365.9nm、378.1nm)，測量了GdVO<,4>晶體的受激拉曼散射閾值，計算得到相應(yīng)的拉曼增益為114+9cm/Gw。(4)基于GdVO<,4>晶體

10、實現(xiàn)了皮秒外腔式1311nm拉曼激光器的運轉(zhuǎn)，得到的最大輸出能量為0.21mJ，轉(zhuǎn)換效率2.7﹪。 五、(1)測量了YbVO<,4>晶體的拉曼散射光譜，結(jié)合晶格振動群論對拉曼譜線進行了指認(rèn)，確認(rèn)了其歸屬。 (2)用532nm的皮秒脈沖作為泵浦源，在單次通過實驗條件下研究了YbVO<,4>晶體的受激拉曼散射特性，獲得了3級斯托克斯線(558.47nm，587.92nm，620.67nm)和1級反斯托克斯線(507.58nm)，由此

11、可計算得到Y(jié)bVO<,4>晶體的拉曼頻移為897cm<'-1>；測量了YbVO<,4>晶體樣品1級斯托克斯受激拉曼散射的閾值，并得到該晶體的穩(wěn)態(tài)增益系數(shù)為17.8±0.2cm/Gw，確認(rèn)了YbVO<,4>晶體受激拉曼散射的最佳匹配方式；測量了YbV04晶體二階受激拉曼散射的閾值和增益，受激拉曼散射的整體轉(zhuǎn)換效率高于37﹪。 六、測量了Nd：LuVO<,4>晶體的拉曼散射光譜，結(jié)合晶格振動群論對拉曼譜線進行了指認(rèn)，確認(rèn)了其歸屬。采

12、用腔外單次通過方式，實現(xiàn)了Nd：LuVO<,4>晶體在皮秒532nm脈沖下的受激拉曼散射。實驗中觀察到1級斯托克斯線(558.92nm)，由此可計算出其頻率間隔為904.6cm<'-1>；測量了Nd：LuVO<'4>晶體樣品1級斯托克斯受激拉曼散射的閾值，并得到該晶體的穩(wěn)態(tài)增益系數(shù)為15.67crn/Gw。 七、(1)采用腔外單次通過方式，測量了LilO<,3>晶體在皮秒532nm脈沖下的受激拉曼散射。實驗中觀察到3級斯托克斯線

13、(556.07nm，582.30nm，611.76nm，)和1級反斯托克斯線(509.57nm)，由此可計算出其頻率間隔為820cm<'-1>；測量了LilO<,3>晶體受激拉曼散射的閾值，并得到該晶體的穩(wěn)態(tài)增益系數(shù)為30.3cm/GW；測量并計算了LiiO<,3>晶體高階受激拉曼散射的閾值和增益，受激拉曼散射的整體轉(zhuǎn)換效率高于56﹪。(2)基于LilO<,3>晶體，實現(xiàn)了皮秒外腔式拉曼激光器的高效率運轉(zhuǎn)。多波長輸出總轉(zhuǎn)換效率27﹪，最

14、大輸出能量1.4mJ。 本論文的主要創(chuàng)新點在于： 1．首次在相同實驗條件下，對多種晶體、多個切向、多種長度的受激拉曼散射特性進行了綜合性系統(tǒng)研究。通過大量實驗數(shù)據(jù)的比較完成了7種晶體的初步評估，實現(xiàn)了各自配置方式的優(yōu)化，最終結(jié)論為：BaWO<,4>是目前最佳的寬波段拉曼頻移材料，GdVO<,4>是目前最佳的自拉曼激光基質(zhì)材料。 2．首次使用355nm激光泵浦多種晶體，獲得了新的激光波長(379nm、393nm)，

15、并測量了相應(yīng)的拉曼閾值和增益。發(fā)現(xiàn)了一種新的紫外高增益材料，GdVO<,4>，該晶體的紫外增益系數(shù)甚至達到BaWO<,4>的兩倍以上。雖然355nm已接近釩酸鹽的紫外截止吸收邊，但增益如此之高，故不能排除GdVO<,4>在藍紫波段獲得良好應(yīng)用的可能性。 3．首次使用1064nm激光泵浦，采用外腔工作方式，在多種晶體中實現(xiàn)了1.3μm二級拉曼激光的高效輸出。我們使用50mm長的BaWO<,4>晶體，獲得了0.69mJ的最大輸出能量

16、和23﹪的最高轉(zhuǎn)換效率，該結(jié)果優(yōu)于國外同類報道。 4．首次使用外腔耦合方式，在BaWO<,4>晶體中實現(xiàn)了1.5μm人眼安全拉曼激光的高效輸出。我們對BaWO<,4>進行鍍膜，并采用泵浦縮束而非聚焦的方法使拉曼增益長度能夠更有效地發(fā)揮作用，在外腔耦合方式下得到了8.5mJ的1.5μm人眼安全拉曼激光，最高轉(zhuǎn)換效率達到51﹪，這些數(shù)值均為目前所知的最好結(jié)果。 5．首次研究了多種拉曼晶體高級Stokes光的閾值和增益。Sr

17、WO<,4>測到4級，BaWO<,4>測到4級，LilO<,3>測到3級，其意義在于當(dāng)需要某一特定級次的拉曼激光輸出時，能夠?qū)λ璧谋闷帜芰窟M行預(yù)計，從而準(zhǔn)備好泵浦光源及實驗設(shè)備。在設(shè)計輸出高級Stokes光的拉曼激光器時，該項工作將具有參考價值。 6．首次詳細(xì)研究了YbVO<,4>晶體532nm泵浦的受激拉曼散射特性。本論文在532nm泵浦條件下測得1級和2級Stokes光的閾值及增益系數(shù)，研究了1級Stokes光的能量和轉(zhuǎn)換