LD泵浦被動調(diào)Q腔內(nèi)倍頻拉曼黃光激光器理論與實驗研究.pdf

1、固體激光器具有效率高、體積小和壽命長的優(yōu)點。波長在550-600nm范圍的激光在生物醫(yī)學、醫(yī)療美容、可視化顯示、信息存儲、通訊、軍事、大氣遙感等方面有廣泛的應用。但是550-600nm波段的光很難通過直接倍頻摻釹材料的激光得到高功率、高效的輸出,而利用晶體的受激拉曼散射是近年來獲得黃光有效輸出的重要手段,并且已經(jīng)取得了重要的進展。與傳統(tǒng)的氣體和液體拉曼介質(zhì)相比,固體拉曼介質(zhì)具有粒子濃度大、體積小、拉曼增益系數(shù)大及熱導性能好等優(yōu)點。以晶體

2、作為拉曼介質(zhì)的固體拉曼激光器結構緊湊、效率高、穩(wěn)定性好,在信息、交通、測量、醫(yī)療、國防和工農(nóng)業(yè)等領域都有重要的應用。近階段,利用腔內(nèi)倍頻拉曼激光器產(chǎn)生黃光激光已經(jīng)成為黃光激光領域的研究熱點。
　　調(diào)Q能夠獲得高效、高峰值功率的脈沖輸出,被動調(diào)Q是用飽和吸收體作為調(diào)Q開關,同主動調(diào)Q相比,有結構簡單、緊湊、成本低等優(yōu)點,可以在很短的腔內(nèi)實現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換,并且能夠產(chǎn)生窄脈寬、高峰值功率的脈沖激光。雖然如此,到目前為止有關被動調(diào)Q黃光拉曼激

3、光器的實驗性報道甚少。
　　描述被動調(diào)Q腔內(nèi)倍頻拉曼激光器的理論工具是速率方程,本論文在速率方程中,考慮了泵浦光和腔內(nèi)光束的橫向分布及光束尺寸在軸向的變化,對被動調(diào)Q腔內(nèi)倍頻拉曼黃光激光器歸一化的速率方程進行了理論分析和數(shù)值計算,分析了幾個綜合參量對倍頻光輸出特性的影響。數(shù)值求解得到一些曲線,通過這些曲線可以很清楚的了解歸一化的倍頻脈沖參量與幾個綜合參量之間的關系,對實驗的設計和優(yōu)化具有一定的指導作用。
　　自拉曼激光器能夠

4、縮短腔長,有腔結構緊湊的特點,激光介質(zhì)較小的受激發(fā)射截面有利于得到良好的被動調(diào)Q脈沖輸出。高效、輸出穩(wěn)定的基頻光和拉曼光是黃光有效輸出的前提條件,論文中對LD泵浦的Cr4+:YAG被動調(diào)Q c-cut Nd:YVO4自拉曼激光器進行了實驗研究,包括對基頻光和拉曼光的研究。研究了輸入鏡的曲率 M1和輸出鏡對基頻光的反射率Rf對基頻光輸出特性的影響,以及飽和吸收體的初始透過率T0和輸出鏡對拉曼光的反射率Rs對拉曼光輸出特性的影響。測量了拉曼

5、光的平均輸出功率、脈沖重復率和脈沖寬度隨著泵浦功率的變化。在泵浦功率為4.8 W時,拉曼光的最高平均功率為370mW,相應光光轉(zhuǎn)換效率為7.7％,這也是目前為止LD泵浦的Cr4+:YAG被動調(diào)Qc-cutNd:YVO4自拉曼激光器的最高平均輸出功率和轉(zhuǎn)化效率。實驗中得到了亞納秒級的拉曼光輸出,最高單脈沖能量為54μJ、最高峰值功率為47kW。
　　本論文介紹了雙軸晶體倍頻的相位匹配方式,分析并比較了倍頻晶體KTP和LBO的特性,計

6、算了倍頻時KTP的相位匹配角和LBO滿足的相位匹配溫度。
　　以LBO為倍頻晶體,對LD泵浦的被動調(diào)Q腔內(nèi)倍頻拉曼黃光激光器實驗進行了研究。實驗裝置采用三鏡直腔的結構,包括三種不同的實驗方案:1)單獨以c-cut的Nd:YVO4為自拉曼介質(zhì),2)c-cut的Nd:YVO4為激光介質(zhì)和拉曼介質(zhì),a-cut的鍵合晶體YVO4/Nd:YVO4也作為拉曼介質(zhì),3)以a-cut的鍵合晶體YVO4/Nd:YVO4為自拉曼介質(zhì),前兩中方案有效的