LD泵浦被動(dòng)調(diào)Q腔內(nèi)倍頻拉曼黃光激光器理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、固體激光器具有效率高、體積小和壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。波長(zhǎng)在550-600nm范圍的激光在生物醫(yī)學(xué)、醫(yī)療美容、可視化顯示、信息存儲(chǔ)、通訊、軍事、大氣遙感等方面有廣泛的應(yīng)用。但是550-600nm波段的光很難通過(guò)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(lái)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(jìn)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(dǎo)性能好等優(yōu)點(diǎn)。以晶體

2、作為拉曼介質(zhì)的固體拉曼激光器結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、穩(wěn)定性好,在信息、交通、測(cè)量、醫(yī)療、國(guó)防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)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(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　調(diào)Q能夠獲得高效、高峰值功率的脈沖輸出,被動(dòng)調(diào)Q是用飽和吸收體作為調(diào)Q開(kāi)關(guān),同主動(dòng)調(diào)Q相比,有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、成本低等優(yōu)點(diǎn),可以在很短的腔內(nèi)實(shí)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(guān)被動(dòng)調(diào)Q黃光拉曼激

3、光器的實(shí)驗(yàn)性報(bào)道甚少。
　　描述被動(dòng)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(duì)被動(dòng)調(diào)Q腔內(nèi)倍頻拉曼黃光激光器歸一化的速率方程進(jìn)行了理論分析和數(shù)值計(jì)算,分析了幾個(gè)綜合參量對(duì)倍頻光輸出特性的影響。數(shù)值求解得到一些曲線,通過(guò)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(gè)綜合參量之間的關(guān)系,對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化具有一定的指導(dǎo)作用。
　　自拉曼激光器能夠

4、縮短腔長(zhǎng),有腔結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn),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(dòng)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(duì)LD泵浦的Cr4+:YAG被動(dòng)調(diào)Q c-cut Nd:YVO4自拉曼激光器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,包括對(duì)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(duì)基頻光的反射率Rf對(duì)基頻光輸出特性的影響,以及飽和吸收體的初始透過(guò)率T0和輸出鏡對(duì)拉曼光的反射率Rs對(duì)拉曼光輸出特性的影響。測(cè)量了拉曼

5、光的平均輸出功率、脈沖重復(fù)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(shí),拉曼光的最高平均功率為370mW,相應(yīng)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(dòng)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(shí)驗(yàn)中得到了亞納秒級(jí)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(jì)

6、算了倍頻時(shí)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(duì)LD泵浦的被動(dòng)調(diào)Q腔內(nèi)倍頻拉曼黃光激光器實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)裝置采用三鏡直腔的結(jié)構(gòu),包括三種不同的實(shí)驗(yàn)方案:1)單獨(dú)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