固體腔內(nèi)和頻拉曼黃光激光器理論和實驗研究.pdf

1、黃綠光激光在藻紅蛋白，免疫檢測，顯微熒光應(yīng)用等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，尤其處于560nm波段的黃綠激光已經(jīng)實際應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，例如治療雀斑和皺紋等。受激拉曼散射效應(yīng)（SRS）是獲得新的激光譜線的有效方法，近年來，隨著優(yōu)良拉曼晶體的出現(xiàn)，全固態(tài)拉曼激光器因其結(jié)構(gòu)簡潔緊湊，機(jī)械性能和熱性能好等特點愈來愈引起人們的關(guān)注，并已經(jīng)取得較大的發(fā)展。利用拉曼激光器產(chǎn)生的激光獲得黃光激光的方法主要有兩種，一種是通過和頻作用（SFG）和頻基頻光和一階斯托克斯光產(chǎn)

2、生；一種是通過倍頻（SHG）作用倍頻一階斯托克斯光產(chǎn)生。最近幾年，SHG發(fā)展迅速，人們已經(jīng)做出了較高效率的倍頻黃光激光器，但是由于沒有相應(yīng)的晶體產(chǎn)生1160nm的近紅外光，SHG便無法產(chǎn)生560nm光譜段的黃光，因而利用SFG是產(chǎn)生560nm波段的黃光顯的尤為重要。
　　據(jù)我們所知，目前還沒有人對被動調(diào)Q腔內(nèi)和頻拉曼黃光激光器進(jìn)行實驗研究。本論文主要是進(jìn)行這項工作。
　　首先利用速率方程理論對被動調(diào)Q腔內(nèi)和頻拉曼激光器進(jìn)行了

3、研究。推導(dǎo)出了與SFG過程有關(guān)的項，假設(shè)光子數(shù)密度的空間分布為高斯分布，建立了和頻拉曼激光器速率方程，對方程進(jìn)行歸一化處理，研究了歸一化的綜合參量對激光器性能的影響，確立了實驗中參量的合理取值范圍。
　　其次，本論文對和頻晶體的相位匹配和有效非線性系數(shù)計算理論進(jìn)行了分析。通過幾種常見非線性晶體的分析，選取KTP晶體作為實驗中的和頻晶體，以KTP晶體為例，詳細(xì)介紹了雙軸晶體的相位匹配角及有效非線性系數(shù)計算理論，并對兩種雙軸晶體有效非

4、線性系數(shù)計算理論的計算結(jié)果進(jìn)行了比較和分析，明確了兩者之間的異同與注意事項。
　　然后，實驗研究了被動調(diào)Q腔內(nèi)拉曼激光器。首次使用PbWO4晶體進(jìn)行了LD泵浦Cr4+:YAG被動調(diào)Q的內(nèi)腔式拉曼激光器的研究，獲得了穩(wěn)定的、調(diào)制深度100％的調(diào)Q鎖模拉曼脈沖。泵浦功率為6.3W時，獲得的鎖模拉曼激光輸出功率為582mW，泵浦光到一階斯托克斯光的轉(zhuǎn)換效率為9.24%，斜效率10.6%，調(diào) Q脈沖重復(fù)率41.3kHz，脈寬為6ns，鎖模

5、脈沖重復(fù)率1.1GHz，鎖模脈沖寬度小于207ps。采用LD泵浦Cr:YAG被動調(diào)Q內(nèi)腔式平凹腔結(jié)構(gòu)，對SrWO4晶體拉曼激光器進(jìn)行了系統(tǒng)研究，泵浦功率5.2W的時候，獲得了968mW的脈沖功率輸出，從泵浦功率到拉曼光的光光轉(zhuǎn)換效率達(dá)18.6%，高于之前人們關(guān)于被動調(diào)Q內(nèi)腔式SrWO4晶體拉曼激光器報道的效率。另外，我們研究基頻光和拉曼激光器輸出光的偏振特性，并對偏振光形成的原因及調(diào)節(jié)自由度進(jìn)行了分析。
　　最后，在拉曼激光器的實