連續(xù)波Nd-YVO4-LBO穩(wěn)頻倍頻紅光全固態(tài)激光器.pdf

1、激光二極管(LD)泵浦的固體激光器因具有效率高、光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長(zhǎng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)而備受大家的青睞。激光二極管泵浦的連續(xù)波紅光激光器廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、科學(xué)研究和屏幕彩色顯示等領(lǐng)域。尤其是單頻運(yùn)轉(zhuǎn)的紅光激光器，以其優(yōu)良的頻率特性和功率穩(wěn)定性廣泛應(yīng)用于光譜學(xué)、相干測(cè)量、全息、量子信息等領(lǐng)域。由于1.3um區(qū)域激光正好是硅光纖的一個(gè)傳輸窗口，在當(dāng)今的光纖通訊領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，而經(jīng)過(guò)倍頻得到的0.65um區(qū)域紅色激光則在彩色顯示

2、，激光醫(yī)學(xué)及作為Cr∶LiSAF激光器的抽運(yùn)源等方面有著重要應(yīng)用。同時(shí)，以波長(zhǎng)為671nm的單頻紅光激光器作為抽運(yùn)源，通過(guò)參量下轉(zhuǎn)換可得到能在光纖中低損耗傳輸?shù)?.34un糾纏態(tài)光場(chǎng)，這將為今后探索量子信息實(shí)用化提供一個(gè)有效途徑。
　　本文利用光纖耦合的激光二極管為抽運(yùn)源，抽運(yùn)摻雜濃度為0.3at.％的YVO4-Nd∶YVO4復(fù)合晶體，采用四鏡環(huán)形諧振腔和Ⅰ類(lèi)臨界相位匹配LBO晶體進(jìn)行內(nèi)腔倍頻，在腔中插入TGG晶體和λ/2波片組成

3、的單向器保證激光器單頻運(yùn)轉(zhuǎn)，在抽運(yùn)功率19W，得到了610mW的單頻671nm紅光和400mW的單頻1342nm紅外輸出，紅光三十分鐘內(nèi)輸出功率波動(dòng)小于±0.6％。自由運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，基頻光(1342nm)1分鐘頻率漂移為±5MHz，鎖定后基頻光1分鐘頻率穩(wěn)定性?xún)?yōu)于±1MHz。
　　論文共分四部分:
　　第一章:緒論
　　回顧激光二極管抽運(yùn)的固體激光器的發(fā)展歷史、優(yōu)點(diǎn)，概述紅光激光器的發(fā)展現(xiàn)狀。
　　第二章:LD泵浦固體

4、激光器的理論分析從四能級(jí)系統(tǒng)的空間速率方程出發(fā)，得到了激光器閾值功率、斜效率和輸出功率的表達(dá)式。理論研究了激光晶體的熱透鏡效應(yīng)，分析了內(nèi)腔倍頻過(guò)程的運(yùn)轉(zhuǎn)原理，考慮了倍頻效率與相位匹配的關(guān)系，為高功率全固態(tài)單頻紅光激光器的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
　　第三章:紅光激光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)從Nd∶ YVO4晶體特性出發(fā)，闡述了激光晶體復(fù)合結(jié)構(gòu)的概念、特性以及優(yōu)勢(shì)，并分別從理論和實(shí)驗(yàn)上分析了摻雜濃度對(duì)激光器輸出功率的影響。比較了激光二極管端面

5、泵浦Nd∶YVO4晶體和YVO4-Nd∶YVO4復(fù)合晶體三維溫度場(chǎng)分布圖，以及單一晶體和復(fù)合晶體在抽運(yùn)功率下產(chǎn)生熱形變后的剖面圖，進(jìn)一步驗(yàn)證了復(fù)合晶體在消除端面變形所形成的熱透鏡效應(yīng)方面的優(yōu)勢(shì)。介紹了LBO晶體的特性，從實(shí)驗(yàn)上分析了采用不同倍頻晶體時(shí)671nm激光輸出功率與抽運(yùn)功率的關(guān)系。并且分析了兩個(gè)凹面鏡間距離對(duì)激光器穩(wěn)定性條件的影響和激光晶體處振蕩光腰斑ω0隨兩個(gè)凹面鏡之間距離的變化曲線。最后在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了610mW的671nm單