LD端泵Nd-GdVO4高重頻聲光調(diào)Q激光器研究.pdf

1、激光二極管泵浦的固態(tài)激光器（DPSSL）具有結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好、效率高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。用較大功率LD作為泵浦源并利用調(diào)Q技術(shù)，可以獲得高峰值功率高光束質(zhì)量的激光輸出，這在激光測(cè)量、激光雷達(dá)、激光遙感等領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。而Nd:GdVO4晶體具有高熱導(dǎo)率、大的發(fā)射截面和吸收截面、適中的壽命和偏振激光輸出等優(yōu)點(diǎn)，更適合作為高重頻、高峰值功率DPSSL的激光介質(zhì)。國(guó)內(nèi)外對(duì)它的研究也日趨增多。
　　本文以在高重復(fù)頻率下（10kH

2、z以上）獲得高峰值功率，窄脈寬和小發(fā)散角的聲光調(diào)Q激光輸出為目的展開論述。通過四能級(jí)速率方程理論推導(dǎo)了連續(xù)輸出的閾值功率和斜效率表達(dá)式，為后面的實(shí)驗(yàn)做鋪墊；還推導(dǎo)了調(diào)Q輸出時(shí)的峰值功率、脈沖能量和脈寬等，并對(duì)調(diào)Q理論作了最佳化分析。
　　分析了LD輸出的光譜特性和空間光強(qiáng)的分布特征。發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)基本滿足平頂高斯分布，而LD波長(zhǎng)則低于晶體808nm的吸收峰，并且在升高制冷溫度或加大輸出功率時(shí)，有很明顯地向808nm平移的現(xiàn)象。并在后面試

3、驗(yàn)中討論了這種偏差對(duì)激光輸出性能的影響。
　　首先用單端面泵浦的平平熱穩(wěn)腔方案做了連續(xù)和脈沖激光輸出實(shí)驗(yàn)。在連續(xù)激光實(shí)驗(yàn)中考察了腔長(zhǎng)、工作溫度和輸出鏡透過率對(duì)輸出功率的影響。當(dāng)泵浦功率為30.6W時(shí)，得到8W的1063nm連續(xù)輸出，斜坡效率為30.3％。在插入聲光Q開關(guān)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)激光輸出時(shí)，主要考察了對(duì)脈寬的影響因素，包括腔長(zhǎng)、腔鏡透過率和泵浦功率等等，并和理論部分結(jié)合做了分析。在10kHz的重復(fù)頻率下，當(dāng)泵浦功率為16.8W時(shí)，獲

4、得了平均功率約3.1W的激光輸出，得到最佳脈寬為6.7ns；100kHz下，獲得最佳脈寬33.9ns。而后換用了小的泵浦光斑半徑又用了針對(duì)偏振光的聲光調(diào)Q開關(guān)，在重復(fù)頻率100kHz下，獲得最佳脈寬為18.8ns，這是目前所報(bào)道的100kHz下的最短脈寬值。
　　為了在大輸出功率下壓縮光束發(fā)散角，又設(shè)計(jì)了雙晶體棒雙LD對(duì)泵的實(shí)驗(yàn)方案。調(diào)Q輸出時(shí)，重頻為10kHz下，在兼顧平均功率、脈寬和發(fā)散角的同時(shí)我們得到的最優(yōu)輸出結(jié)果為：平均功