全固態(tài)連續(xù)單頻Nd-YLF激光器的研制.pdf

1、激光二極管泵浦的全固態(tài)激光器由于具有效率高、壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊、光束質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，在材料加工、軍事、醫(yī)療和科研等領(lǐng)域得到廣泛的關(guān)注，而單頻運(yùn)轉(zhuǎn)的全固態(tài)激光器以其優(yōu)良的頻率特性和輸出功率穩(wěn)定性可廣泛應(yīng)用于相干信息處理頻率計(jì)量、量子光學(xué)、量子信息等領(lǐng)域。在諸多種激光器中，Nd∶YLF激光器因其良好的的激光特性而贏得了重要的地位。它優(yōu)良的激光特性主要表現(xiàn)在:(1)1053μm波段與磷酸玻璃和氟磷酸玻璃的增益峰值非常匹配，使它可以運(yùn)用于這類玻璃放

2、大器鏈的主振蕩器中;(2)上能級(jí)壽命比較長為480μs，大約是Nd∶YAG的2倍，Nd∶YVO4的5倍，同時(shí)它的受激發(fā)射截面與上能級(jí)熒光壽命的乘積與Nd∶YAG相當(dāng)，所以其閾值比較低，可廣泛用于低閾值的全固態(tài)激光器;(3)具有很好的偏振特性，主要是由于它的自然雙折射遠(yuǎn)大于熱致雙折射，根除了熱退偏效應(yīng)，在大功率泵浦情況下可獲得穩(wěn)定輸出。
　　在國際上，相干公司和光譜物理公司已經(jīng)把一系列光束質(zhì)量和穩(wěn)定性能好的全固態(tài)連續(xù)單頻激光器產(chǎn)品化

3、后推向市場。在國內(nèi)山西大學(xué)光電究所在這方面也進(jìn)行了一系列相關(guān)研究并且推出一系列產(chǎn)品。
　　我們開展此項(xiàng)工作的主要目的就是先研制一臺(tái)輸出為1053nm的瓦級(jí)全固態(tài)連續(xù)單頻Nd∶YLF激光器，然后采LBO來內(nèi)腔倍頻得到526.5nm綠光輸出，最終通過用OPO進(jìn)行參量下轉(zhuǎn)換，得到1560nm和795nm輸出。因?yàn)?95nm對(duì)應(yīng)堿金屬銣原子吸收線，而1560nm為光通訊波段。
　　在本文中，我們分別從理論和實(shí)驗(yàn)兩部分分析了實(shí)現(xiàn)瓦級(jí)全

4、固態(tài)Nd∶YLF激光器的連續(xù)單頻穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)中我們充分利用了Nd∶YLF晶體熱效應(yīng)小、輸出偏振特性好等特點(diǎn)設(shè)計(jì)諧振腔，我們也考慮了Nd∶YLF晶體應(yīng)力裂紋極限小的缺陷，采用了低摻雜(0.5％)、較長的(15mm)晶體?？紤]了振蕩光和泵浦光的模式匹配和穩(wěn)定性條件后，我們?cè)O(shè)計(jì)了六鏡環(huán)形腔。
　　實(shí)驗(yàn)上得到了4.2W的1053nm單頻輸出(對(duì)應(yīng)泵浦功率為17.9W)，系統(tǒng)的閾值為4.7W，斜效率約為33.5％，長期功率穩(wěn)定性小于±1％