全固態(tài)小型化紫外激光器研究.pdf

1、紫外激光具有波長(zhǎng)短，易聚焦，分辨率高，光子能量大等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于激光雷達(dá)、激光通訊、激光標(biāo)記和生物分子機(jī)制研究等方面。盡管LD(LaserDiode)泵浦的固體紫外激光器已經(jīng)出現(xiàn)了一些實(shí)用化的裝置，但是在實(shí)際中還面臨光束質(zhì)量較差，激光器功率穩(wěn)定性不足，通過水冷控制溫度導(dǎo)致激光器體積較大，使用不方便等問題。本論文旨在改善紫外激光器的穩(wěn)定性，減小激光器體積，改善光束質(zhì)量，同時(shí)提高可靠性和使用壽命，使激光器能夠滿足實(shí)用化要求，具體工作如下

2、:
　　(1)對(duì)LD泵浦調(diào)Q激光器進(jìn)行了分析，由調(diào)Q原理結(jié)合四能級(jí)速率方程推得調(diào)Q激光器速率方程。同時(shí)根據(jù)三波互作用的耦合波方程，對(duì)頻率轉(zhuǎn)換等非線性過程、效率以及相位匹配過程進(jìn)行了理論分析。
　　(2)采用LD端面泵浦Nd∶YVO4晶體產(chǎn)生基頻光，LiB3O5(LBO)晶體進(jìn)行倍頻與和頻，聲光調(diào)Q產(chǎn)生巨脈沖，比例積分微分算法(PID，Proportion IntegrationDifferentiation)控制精確溫度調(diào)節(jié)

3、，補(bǔ)償非線性晶體角度相位匹配誤差，實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)輸出波長(zhǎng)為355nm的小型紫外激光器。該激光器在重復(fù)頻率為15kHz，泵浦功率為13.33W時(shí)，355nm激光平均輸出功率為1.24W，808nm-355nm的轉(zhuǎn)換效率為9.3％，輸出激光脈沖寬度為9.8ns，光束質(zhì)量因子Mx2和My2分別為1.8和1.7,該激光器2小時(shí)內(nèi)輸出功率不穩(wěn)定度為0.45％。
　　(3)采用LD端面泵浦Nd∶YVO4晶體產(chǎn)生基頻光，LBO晶體進(jìn)行倍頻，BaB2

4、O4(BBO)晶體進(jìn)行四倍頻，聲光調(diào)Q產(chǎn)生巨脈沖，實(shí)現(xiàn)了輸出波長(zhǎng)為266nm的激光器。該激光器在重復(fù)頻率為15kHz，泵浦功率為12.58W時(shí)，266nm平均功率為440mW，脈沖寬度為10.7ns。該激光器采用多鏡腔結(jié)構(gòu)，通過多次反射倍頻激光與四倍頻激光，補(bǔ)償由于BBO晶體走離效應(yīng)產(chǎn)生的光斑不均勻性，使出射光斑接近圓斑。
　　(4)采用LD端面泵浦Nd∶YAG晶體，LBO晶體進(jìn)行倍頻，KD2PO4(DKDP)晶體進(jìn)行四倍頻，Cr