全固態(tài)激光非線性頻率變換及熱助推泵浦技術(shù)研究.pdf

1、隨著激光二極管泵浦的全固態(tài)激光技術(shù)的成熟，全固態(tài)激光器已經(jīng)成為光學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要的研究方向，本文對全固態(tài)激光器及非線性頻率變換技術(shù)做了深入研究，研究內(nèi)容包括全固態(tài)紫外激光器、全固態(tài)黃光激光器、全固態(tài)參量振蕩器以及熱助推泵浦技術(shù)，文中給出了一些新的結(jié)構(gòu)及概念。
　　主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1.全固355nm態(tài)紫外激光器
　　利用激光晶體自身的熱透鏡效應(yīng)來對基頻光進(jìn)行聚焦，在未采用額外的聚焦系統(tǒng)情況下，實(shí)現(xiàn)了高效緊湊的

2、腔外非線性頻率變換紫外355nm激光器，當(dāng)注入的泵浦功率28W，調(diào)制頻率10kHz時(shí)，獲得了1.65W的355nm紫外激光輸出，單脈沖能量165μJ，脈寬6ns，峰值功率27.5kW，對應(yīng)1064nm到355nm的光光轉(zhuǎn)換率20.4％，為了獲得更高的光光轉(zhuǎn)換率，我們提出了一種二次和頻技術(shù)，使一次和頻剩余的1064nm和532nm激光再次被聚焦到和頻晶體中進(jìn)行二次和頻，從而提高了光光轉(zhuǎn)換效率，當(dāng)泵浦功率25W時(shí)，獲得了2.7W的355nm

3、紫外激光輸出，1064nm到355nm的光光轉(zhuǎn)換率為43.5%，為了進(jìn)一步提高1064nm到355nm的光光轉(zhuǎn)換效率，我們利用反射式聚焦技術(shù)將1064nm激光和532nm激光聚焦到兩塊非線性頻率變換頻晶體中，這種聚焦方式消除了由于透射式聚焦帶來的色散效應(yīng)，將光光轉(zhuǎn)換率進(jìn)一步提高到了47.4%。
　　2.全固態(tài)266nm紫外激光器
　　對腔外非線性頻率變換的266nm紫外激光器進(jìn)行了研究，為了使激光器更加緊湊采用短光纖耦合，短

4、腔結(jié)構(gòu)，在泵浦功率為25W時(shí)，獲得了0.85W的紫外266nm激光輸出，脈沖寬度6ns,1064nm到266nm的光光為13.7%。
　　對LD側(cè)泵紫外激光器進(jìn)行了研究，為了改善光束質(zhì)量提高光光轉(zhuǎn)換效率，采用了Z型腔結(jié)構(gòu)，當(dāng)泵浦功率19A，調(diào)制頻率5kHz時(shí)，獲得了16W的532nm激光輸出，光束質(zhì)量因子為5，利用BBO晶體進(jìn)行腔外四倍頻，最終獲得了2.1W的266nm紫外激光輸出，1064nm到266nm的光光轉(zhuǎn)換率為13.13

5、%。
　　3.全固態(tài)黃光激光器
　　提出了一種全新的LD泵浦共軸雙晶體結(jié)構(gòu)，當(dāng)泵浦功率為1.5W時(shí)，獲得了54mW的589nm黃光激光輸出，光光轉(zhuǎn)換率3.6%，激光的長期不穩(wěn)定度約為5%，采用傳統(tǒng)方式在相同的條件下只獲得了15mW的黃光激光輸出，這種LD泵浦的共軸雙晶體結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、靈活的特點(diǎn)，可以廣泛用于許多和頻激光器中。
　　4.全固態(tài)連續(xù)波可調(diào)諧人眼安全波段及中紅外激光器
　　對溫度和周期調(diào)諧曲線進(jìn)行了

6、計(jì)算，實(shí)驗(yàn)中獲得了1401~1513nm的連續(xù)波人眼安全波段以及3.66~4.22μm的中紅外閑頻光輸出，與理論曲線吻合的很好，當(dāng)泵浦功率17.1W，最大獲得了2.21W的1500nm激光輸出，對應(yīng)的光光轉(zhuǎn)換率12.9%，在相同條件下可獲得960mW的3.66μm的中紅外閑頻光輸出，對應(yīng)光光轉(zhuǎn)換率5.6%.
　　5.熱助推泵浦技術(shù)的研究
　　利用914nm熱助推泵浦Nd:YVO4晶體獲得了1064nm激光輸出，為了克服這種泵

7、浦方式對泵浦光吸收率較低的缺點(diǎn)，采用了增加晶體溫度、提高晶體的摻雜濃度以及增加晶體的長度三種方式，并且對以上三種方式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)比較，實(shí)驗(yàn)表明利用長晶體和適當(dāng)?shù)奶岣呔w的摻雜濃度是能夠有效提高轉(zhuǎn)換率的方法，實(shí)驗(yàn)中采用1%摻雜10mm長的Nd:YVO4晶體，當(dāng)熱沉溫度為50℃的情況下，吸收了2.87W的914nm泵浦光，獲得了2.27W的1064nm激光輸出，光光轉(zhuǎn)換率為79.9%，同時(shí)，還開展了熱助推泵浦的1342nm激光器的研究，利用1