LDA側(cè)面泵浦全固態(tài)激光器及其頻率轉(zhuǎn)換特性研究.pdf

1、激光二極管泵浦固體激光器(DPSSL，DPL)具有高效率、結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)和全固化等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)、調(diào)Q脈沖和鎖模脈沖等模式激光運(yùn)轉(zhuǎn)。該類激光器在材料加工、軍事、醫(yī)療、科研等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，目前已成為國(guó)際上新型固體激光器的研究和發(fā)展熱點(diǎn)，高功率全固態(tài)DPL正逐漸成為主流激光器。高功率LD泵浦綠光激光器因其在材料加工、同位素分離等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用更是各發(fā)達(dá)國(guó)家致力研究的重點(diǎn)，國(guó)內(nèi)也開(kāi)展了這方面的工作，但與國(guó)外相比，

2、技術(shù)上還存在相當(dāng)大的差距。另一方面，波長(zhǎng)1570nm的人眼安全激光，在激光測(cè)距上有廣泛的應(yīng)用，全固態(tài)的光學(xué)參量振蕩激光器(OpticalParametricOscillator，簡(jiǎn)稱OPO)是實(shí)現(xiàn)1570nm人眼安全激光的主要技術(shù)途徑，KTP-OPO系統(tǒng)更是其中的研究熱點(diǎn)之一。 本論文主要對(duì)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的高功率二極管陣列(LDA)側(cè)面泵浦的Nd：YAG/KTP腔內(nèi)倍頻綠光激光器以及調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)的Nd：YAG/KTP內(nèi)腔式單共振光參量振蕩

3、激光器進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。論文主要內(nèi)容概括為： 1、回顧了全固態(tài)激光器的歷史和發(fā)展；介紹了適合LD泵浦的激光晶體及其主要特性。總結(jié)了腔內(nèi)倍頻激光器和1570nm人眼安全激光器的研究現(xiàn)狀。 2、介紹了Nd：YAG晶體的各種特性，并對(duì)我們實(shí)驗(yàn)中所使用LDA側(cè)面泵浦Nd：YAG模塊的組件結(jié)構(gòu)和基本輸出特性進(jìn)行了說(shuō)明，最后對(duì)YAG棒的熱透鏡效應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量，擬合出熱透鏡焦距隨泵浦電流變化的公式。 3、分析了倍頻激

4、光器的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)理論和KTP晶體相位匹配理論，結(jié)合Nd：YAG熱透鏡效應(yīng)的分析，選擇KTP為倍頻晶體，從理論及實(shí)驗(yàn)上研究了連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的LDA側(cè)面泵浦Nd：YAG倍頻綠光激光器。為尋找最優(yōu)化結(jié)構(gòu)，分別選用了直腔、V型腔和Z型腔三種腔型，實(shí)驗(yàn)中得到連續(xù)綠光輸出。分別分析了三種腔型輸出的綠光特性，其中直腔結(jié)構(gòu)下閾值電流為6.6A，當(dāng)泵浦電流為19A時(shí)，測(cè)得532nm的連續(xù)輸出為2.8W，電光轉(zhuǎn)換效率為0.71％；V型腔結(jié)構(gòu)下閾值電流7.5A，17

5、A時(shí)最高輸出3.264W，電-光轉(zhuǎn)換效率0.932％；Z型腔結(jié)構(gòu)下閾值電流為14A，當(dāng)泵浦電流為23A時(shí)，測(cè)得532nm的連續(xù)輸出為3.75W，電光轉(zhuǎn)換效率為0.77％。并對(duì)比分析了三種腔型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 4、在LDA側(cè)面泵浦的Nd：YAG聲光調(diào)Q激光器的諧振腔中置入非臨界相位匹配的KTP晶體，構(gòu)成內(nèi)腔式光學(xué)參量振蕩器(IOPO)，采用平凹腔、短腔結(jié)構(gòu)，有效降低了閾值，實(shí)現(xiàn)了1570nm準(zhǔn)連續(xù)激光振蕩輸出。測(cè)量了不同聲光重復(fù)頻率和