LD泵浦固體拉曼激光器縱模模式研究.pdf

1、隨著固體激光器的不斷發(fā)展，對(duì)激光器輸出縱模模式的研究逐漸被人們所重視，包括單縱模輸出以及鎖模輸出。單縱模全固態(tài)激光器由于具有輸出線寬窄、頻率穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在光學(xué)測(cè)量、光譜學(xué)、量子信息光學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，并且在非線性光學(xué)過(guò)程起著重要作用。鎖模技術(shù)可以獲得更窄激光脈寬、更高峰值功率的超短脈沖輸出，在物理學(xué)等超快物理現(xiàn)象等方面具有重要應(yīng)用。隨著大量?jī)?yōu)良拉曼晶體的出現(xiàn)，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換效率高、機(jī)械和熱性能良好，全固態(tài)拉

2、曼激光器已經(jīng)被廣泛關(guān)注。因此，對(duì)LD泵浦固體拉曼激光器縱模模式研究會(huì)是以后固體拉曼激光器研究的重要方向。
　　本論文首先研究了全固態(tài)激光器在單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的基本原理?？梢酝ㄟ^(guò)插入腔內(nèi)元件調(diào)節(jié)縱模間的增益和損耗差，以及抑制或消除空間燒孔的方法實(shí)現(xiàn)單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)。然后研究了實(shí)現(xiàn)全固態(tài)激光器單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)的基本方法：F-P標(biāo)準(zhǔn)具選模法、被動(dòng)調(diào)Q自選模法等。分析了單標(biāo)準(zhǔn)具以及雙標(biāo)準(zhǔn)具選模的理論基礎(chǔ)，對(duì)雙標(biāo)準(zhǔn)具角度調(diào)節(jié)進(jìn)行了理論計(jì)算。由于具有較長(zhǎng)的脈

3、沖建立時(shí)間，被動(dòng)調(diào)Q可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單縱模的選擇。對(duì)被動(dòng)調(diào)Q結(jié)合腔內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)具實(shí)現(xiàn)單縱模激光器運(yùn)轉(zhuǎn)的可行性進(jìn)行了理論分析。
　　對(duì)LD泵浦端面鍍膜Nd:YAG晶體全固態(tài)單縱模激光器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)中，利用端面鍍膜的Nd:YAG晶體作為激光介質(zhì)，通過(guò)腔內(nèi)插入單F-P標(biāo)準(zhǔn)具的方法實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的單縱模連續(xù)激光輸出。在入射泵浦功率小于2.75W時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)具的傾斜角度均可以獲得穩(wěn)定的單縱模激光輸出，其中獲得的最大單縱模輸出功率為1.17W，對(duì)

4、應(yīng)最大的光光轉(zhuǎn)換效率為42％。對(duì)被動(dòng)調(diào) Q自選模激光器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)證明飽和吸收體的初始透過(guò)率越小越有利于被動(dòng)調(diào)Q自選模，和理論分析一致。在采用初始透過(guò)率為70%的飽和吸收體時(shí)實(shí)現(xiàn)了被動(dòng)調(diào) Q單縱模輸出。然后在此基礎(chǔ)上通過(guò)插入腔內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)具獲得了最大輸出功率為0.524W的單縱模脈沖輸出，此時(shí)的泵浦功率為4.75W，對(duì)應(yīng)的光光轉(zhuǎn)換效率為11%。
　　分析了固體激光器鎖模的基本原理，給出了實(shí)現(xiàn)鎖模輸出的基本方法：克爾透鏡效應(yīng)鎖模以

5、及幅值機(jī)制的被動(dòng)鎖模機(jī)制。利用基于幅值機(jī)制的速率方程模型對(duì)主動(dòng)調(diào)Q拉曼鎖模激光器進(jìn)行了理論計(jì)算和分析。當(dāng)腔長(zhǎng)越長(zhǎng)時(shí)越有利于鎖模脈沖的輸出。
　　以Nd:YAG為激光介質(zhì)，PbWO4晶體為拉曼介質(zhì)，對(duì)LD泵浦主動(dòng)調(diào)Q內(nèi)腔式拉曼激光器的鎖模特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)調(diào)Q鎖模Nd:YAG/PbWO4拉曼激光器的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)泵浦功率為9.11W，主動(dòng)調(diào)Q脈沖重復(fù)率為15KHz時(shí)，我們得到的最大輸出功率為1.003W，相應(yīng)的鎖模脈沖重復(fù)