連續(xù)波Nd-YVO4-LBO穩(wěn)頻倍頻紅光全固態(tài)激光器.pdf

1、激光二極管(LD)泵浦的固體激光器因具有效率高、光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長、使用方便等優(yōu)點而備受大家的青睞。激光二極管泵浦的連續(xù)波紅光激光器廣泛地應用于醫(yī)療衛(wèi)生、科學研究和屏幕彩色顯示等領(lǐng)域。尤其是單頻運轉(zhuǎn)的紅光激光器，以其優(yōu)良的頻率特性和功率穩(wěn)定性廣泛應用于光譜學、相干測量、全息、量子信息等領(lǐng)域。由于1.3um區(qū)域激光正好是硅光纖的一個傳輸窗口，在當今的光纖通訊領(lǐng)域有著廣泛的應用，而經(jīng)過倍頻得到的0.65um區(qū)域紅色激光則在彩色顯示

2、，激光醫(yī)學及作為Cr∶LiSAF激光器的抽運源等方面有著重要應用。同時，以波長為671nm的單頻紅光激光器作為抽運源，通過參量下轉(zhuǎn)換可得到能在光纖中低損耗傳輸?shù)?.34un糾纏態(tài)光場，這將為今后探索量子信息實用化提供一個有效途徑。
　　本文利用光纖耦合的激光二極管為抽運源，抽運摻雜濃度為0.3at.％的YVO4-Nd∶YVO4復合晶體，采用四鏡環(huán)形諧振腔和Ⅰ類臨界相位匹配LBO晶體進行內(nèi)腔倍頻，在腔中插入TGG晶體和λ/2波片組成

3、的單向器保證激光器單頻運轉(zhuǎn)，在抽運功率19W，得到了610mW的單頻671nm紅光和400mW的單頻1342nm紅外輸出，紅光三十分鐘內(nèi)輸出功率波動小于±0.6％。自由運轉(zhuǎn)時，基頻光(1342nm)1分鐘頻率漂移為±5MHz，鎖定后基頻光1分鐘頻率穩(wěn)定性優(yōu)于±1MHz。
　　論文共分四部分:
　　第一章:緒論
　　回顧激光二極管抽運的固體激光器的發(fā)展歷史、優(yōu)點，概述紅光激光器的發(fā)展現(xiàn)狀。
　　第二章:LD泵浦固體

4、激光器的理論分析從四能級系統(tǒng)的空間速率方程出發(fā)，得到了激光器閾值功率、斜效率和輸出功率的表達式。理論研究了激光晶體的熱透鏡效應，分析了內(nèi)腔倍頻過程的運轉(zhuǎn)原理，考慮了倍頻效率與相位匹配的關(guān)系，為高功率全固態(tài)單頻紅光激光器的優(yōu)化設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。
　　第三章:紅光激光系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)從Nd∶ YVO4晶體特性出發(fā)，闡述了激光晶體復合結(jié)構(gòu)的概念、特性以及優(yōu)勢，并分別從理論和實驗上分析了摻雜濃度對激光器輸出功率的影響。比較了激光二極管端面

5、泵浦Nd∶YVO4晶體和YVO4-Nd∶YVO4復合晶體三維溫度場分布圖，以及單一晶體和復合晶體在抽運功率下產(chǎn)生熱形變后的剖面圖，進一步驗證了復合晶體在消除端面變形所形成的熱透鏡效應方面的優(yōu)勢。介紹了LBO晶體的特性，從實驗上分析了采用不同倍頻晶體時671nm激光輸出功率與抽運功率的關(guān)系。并且分析了兩個凹面鏡間距離對激光器穩(wěn)定性條件的影響和激光晶體處振蕩光腰斑ω0隨兩個凹面鏡之間距離的變化曲線。最后在實驗上實現(xiàn)了610mW的671nm單