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)緊湊和壽命長等優(yōu)點，在光學(xué)測量、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。隨著大量優(yōu)良拉曼晶體的出現(xiàn)，由于結(jié)構(gòu)簡單、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LD泵浦固體拉曼激光器縱模模式研究會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)激光器在單縱模運轉(zhuǎn)時的基本原理?？梢酝ㄟ^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現(xiàn)單縱模運轉(zhuǎn)。然后研究了實現(xiàn)全固態(tài)激光器單縱模運轉(zhuǎn)的基本方法：F-P標(biāo)準(zhǔn)具選模法、被動調(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)，對雙標(biāo)準(zhǔn)具角度調(diào)節(jié)進(jìn)行了理論計算。由于具有較長的脈

3、沖建立時間，被動調(diào)Q可以實現(xiàn)對單縱模的選擇。對被動調(diào)Q結(jié)合腔內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)具實現(xiàn)單縱模激光器運轉(zhuǎn)的可行性進(jìn)行了理論分析。
　　對LD泵浦端面鍍膜Nd:YAG晶體全固態(tài)單縱模激光器進(jìn)行了實驗研究。實驗中，利用端面鍍膜的Nd:YAG晶體作為激光介質(zhì)，通過腔內(nèi)插入單F-P標(biāo)準(zhǔn)具的方法實現(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，通過調(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

4、應(yīng)最大的光光轉(zhuǎn)換效率為42％。對被動調(diào) Q自選模激光器進(jìn)行了實驗研究，實驗證明飽和吸收體的初始透過率越小越有利于被動調(diào)Q自選模，和理論分析一致。在采用初始透過率為70%的飽和吸收體時實現(xiàn)了被動調(diào) Q單縱模輸出。然后在此基礎(chǔ)上通過插入腔內(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，此時的泵浦功率為4.75W，對應(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)制的被動鎖模機(jī)制。利用基于幅值機(jī)制的速率方程模型對主動調(diào)Q拉曼鎖模激光器進(jìn)行了理論計算和分析。當(dāng)腔長越長時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LD泵浦主動調(diào)Q內(nèi)腔式拉曼激光器的鎖模特性進(jìn)行了實驗研究。實現(xiàn)了主動調(diào)Q鎖模Nd:YAG/PbWO4拉曼激光器的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。當(dāng)泵浦功率為9.11W，主動調(diào)Q脈沖重復(fù)率為15KHz時，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)