全固態(tài)連續(xù)單頻可調(diào)諧鈦寶石激光器及其內(nèi)腔倍頻實驗研究.pdf

1、全固態(tài)連續(xù)單頻可調(diào)諧鈦寶石激光器是迄今為止最優(yōu)質(zhì)的可調(diào)諧固體激光器，幾乎可以有效的輸出700～1000nm的紅光和近紅外波段激光。鈦寶石激光器不僅具有較寬的調(diào)諧范圍，同時還具有較高的輸出功率和較低的強度噪聲特性，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于量子光學(xué)、激光光譜學(xué)、原子物理、生物醫(yī)學(xué)等研究領(lǐng)域。同時利用非線性頻率轉(zhuǎn)換，可以使鈦寶石激光器產(chǎn)生更多常規(guī)激光器難以實現(xiàn)的特定波長輸出。特別是隨著非線性晶體學(xué)的迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了許多性能優(yōu)異的非線性晶體如LBO、

2、BIBO、PPKTP等，他們可以作為優(yōu)秀的倍頻晶體通過激光倍頻使得鈦寶石激光器產(chǎn)生藍(lán)紫光波段激光，大大拓展了鈦寶石激光器的應(yīng)用領(lǐng)域。為此，一方面我們對鈦寶石激光器及其連續(xù)調(diào)諧特性進(jìn)行了細(xì)致的研究；另一方面我們利用激光倍頻技術(shù)進(jìn)行內(nèi)腔倍頻鈦寶石激光器實驗，拓展鈦寶石激光器輸出波段，獲得藍(lán)紫光激光輸出。本文的主要工作展示如下：
　　1.通過研究石英旋光特性和磁致旋光特性，設(shè)計了一種適用于可調(diào)諧鈦寶石激光器中在較寬波長范圍內(nèi)都能使激光器

3、單向運轉(zhuǎn)的寬帶單向器。通過研究雙折射濾波器的調(diào)諧特性，采用三片厚度為0.5:2:8mm的雙折射濾波器組合使用，作為可調(diào)諧鈦寶石激光器中的粗略調(diào)諧元件。選用厚度為0.5mm的標(biāo)準(zhǔn)具作為可調(diào)諧鈦寶石激光器的精細(xì)調(diào)諧元件。在此基礎(chǔ)上研究設(shè)計了結(jié)構(gòu)緊湊的鈦寶石諧振腔，通過在腔內(nèi)插入寬帶光學(xué)單向器、雙折射濾波器和標(biāo)準(zhǔn)具，利用標(biāo)準(zhǔn)具鎖定系統(tǒng)鎖定標(biāo)準(zhǔn)具，獲得了760～825nm可連續(xù)頻率調(diào)諧的單頻鈦寶石激光器，同時激光器連續(xù)頻率掃描范圍達(dá)到15GHz

4、。當(dāng)激光器輸出波長為794.97nm時，采用連續(xù)頻率掃描激光輸出通過87Rb原子氣室，獲得了87Rb原子D1吸收光譜線。
　　2.設(shè)計了一個六鏡環(huán)形諧振腔鈦寶石激光器，通過在鈦寶石激光器腔內(nèi)插入非線性晶體BIBO使部分基頻光產(chǎn)生倍頻而引入非線性損耗，在研究非線性損耗對激光器調(diào)諧性能的影響的基礎(chǔ)上，獲得了無調(diào)制鎖定的全固態(tài)連續(xù)單頻可調(diào)諧鈦寶石激光器。激光器不僅能夠極好的單頻運轉(zhuǎn)，同時具有較低強度噪聲和連續(xù)頻率調(diào)諧能力，頻率連續(xù)調(diào)諧范

5、圍高達(dá)48GHz。
　　3.利用鈦寶石激光器閾值公式，研究了內(nèi)腔倍頻鈦寶石激光器中增益晶體的最佳長度。在最佳長度增益晶體情況下，利用LBO和BIBO晶體作為倍頻晶體，獲得了閾值為5.1W、輸出功率分別為780mw和1.58W的單頻397.5nm激光輸出。在本文中，具有創(chuàng)新性的工作有：
　?。?）標(biāo)準(zhǔn)具鎖定系統(tǒng)中加入偏置電路，精準(zhǔn)控制標(biāo)準(zhǔn)具的位置，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)具定點的頻率鎖定，通過對腔內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)具采用調(diào)制鎖定的方法實現(xiàn)了連續(xù)單頻鈦寶石