周睿[1]2006年在《高功率连续运转全固态蓝光、红光激光器研究》文中认为全固态激光器(半导体泵浦的固体激光器)具有体积小、重量轻、效率高、光束质量好、稳定性好,维护费用低等优点,随着激光技术的发展,其在工业、军事、医疗和科研等领域的应用越来越广泛,已经逐步取代了传统的气体激光器、染料激光器以及闪光灯泵浦的固体激光器。高功率的全固态蓝光、红光激光器在激光全色显示、水下通信和水下探测、高密度光存储、医学及生物分析、激光医疗、高分辨率印刷、材料处理和分析、超高清晰度打印和扫描、以及光谱分析等领域有着非常广泛的应用前景,是近年来全固态激光技术研究中的热点。紧凑、高效的多波长同时输出激光光源在光通讯、光动力医疗、光计算、军事对抗、环境监测、激光遥测、激光雷达、光谱分析等领域也有着非常广泛的应用前景。目前,关于全固态多波长激光器的研究工作也很多。本文的主要创新点可以归纳如下:1、对光纤输出半导体激光器端面泵浦的固体激光器中热效应的产生和对激光系统的影响,热效应的测量,以及热效应的缓解和补偿进行详细的分析和计算。并对泵浦光源的光束质量与热效应之间的关系进行了分析,给出了当泵浦光源光束质量较差时,激光棒内的温度梯度分布以及热透镜焦距的计算公式;2、建立了包含能量传递上转换过程(ETU)以及泵浦光源光束质量等因素在内的端面泵浦准三能级Nd:YAG激光器系统理论模型,并采用数值计算方法,对能量传递上转换过程和泵浦光源的光束质量对准三能级激光系统中增益分布、泵浦光束与激光腔模优化设计、阈值特性以及激光输出特性的影响进行了详细的分析和计算,为实现高功率的946nm激光输出奠定了理论基础;3、采用光纤输出半导体激光器端面泵浦传统的非离子扩散键合Nd:YAG晶体,利用简单的平-凹谐振腔,在注入的泵浦功率为27.7W时,获得了功率为8.3W的946nm连续激光输出,斜效率为33.5%。据我们所知,这是目前采用传统的非离子扩散键合的Nd:YAG棒作为激光工作物质的端面泵浦946nm激光器的最高输出功率;4、采用光纤输出半导体激光器端面泵浦离子扩散键合Nd:YAG晶体,利用简单的平-凹谐振腔,在注入的泵浦功率为40.2W时,获得了功率高达15.2W的946nm连续激光输出,斜效率为45%。据我们所知,这是目前连续运转的半导体泵浦946nm Nd:YAG激光器的最高输出功率;5、通过使用I类临界相位匹配的LBO作为内腔倍频晶体和简单的紧凑线性平-凹直腔,在注入的泵浦功率为15.2W时,获得了1.25W的473nm连续蓝光输出,光-光转换效率为8.22%,达到了国内领先水平;6、通过使用光纤输出半导体激光器端面泵浦Nd:YVO4晶体,利用简单的
务益杰[2]2015年在《LD泵浦1.34μm Nd:YVO_4脉冲激光器的研究》文中研究说明1.34μm脉冲固体激光器在医疗、光纤通信、光谱学、远程通信、非线性光学等领域有着广泛的应用,但是国内外研究的1.34gm脉冲固体激光器大多采用主动锁模技术,使用这种方法得到的固体激光器结构复杂、体积庞大,其应用范围受到限制。窄脉宽、高重复频率1.34gm调Q锁模固体激光器在激光测距、远程通信等方面有非常重要的应用,但是关于这种高重复频率1.34gm固体激光器的报道几乎没有。本文利用Nd:YVO4晶体,以V:YAG为饱和吸收体,实现了高重复频率、窄脉宽的1.34gm被动调Q锁模激光运转,为实用型、紧凑型1.34gm皮秒激光的实现提供了一种有效的方法,同时为1.5μm拉曼激光的实现奠定了基础。本论文的主要研究内容：1.通过ABCD矩阵定律分析出谐振腔的稳定性条件,研究固体激光物质的热效应,得出晶体热焦距的公式,以此来分析含有Nd:YVO4凹平腔的动态工作特性。2.采用直腔结构,利用初始透过率T0=83%的V:YAG,在输出镜透过率为10%的情况下,实现了脉冲宽度约为199ps、重复频率高达2.6GHz的调Q锁模激光运转。使用功率计测量平均输出功率随泵浦功率的变化关系,采用示波器观察并记录不同抽运功率下的脉冲波形。3.利用输出镜透过率为20%的V型腔,以V:YAG为饱和吸收体,实现了输出效率更高的1.34μm调Q锁模Nd:YVO4激光器,其重复频率为1.1GHz。对不同抽运功率下的输出功率和调Q包络脉冲宽度进行测量。4.使用Z型腔,获得了重复频率144MHz的调Q锁模Nd:YVO4激光器。测量其调Q包络脉冲宽度和平均输出功率随泵浦功率的变化关系。对比研究了长腔、短腔下1.34gm调Q锁模Nd:YVO4/V:YAG激光器的不同特性。
赵爽[3]2010年在《高功率高光束质量全固态板条激光器的研究》文中研究说明大功率高光束质量的全固态激光器一直是激光界研究的热点之一,在工业、国防、医疗、环境保护和科学研究中有重要的应用。板条激光器,尤其是半导体激光列阵部分端面泵浦混合腔板条激光器(InnoSlab),由于导热性好,容易得到大功率高光束质量的激光输出。这种结构与传统的板条激光器相比有两个特点：一是部分端面泵浦,即泵浦光被整形成一条光强分布均匀的长方形横截面细线入射至晶体端面,泵浦光不是充满整个晶体,而只是泵浦了晶体的一部分,在晶体中央构成了薄片状的增益层,并与激光模体积有较好的匹配,提高了光-光转换效率；二是采用混合腔,即在增益介质厚度方向上,由于菲涅耳数很小,泵浦光与激光模体积能实现很好的匹配,采用稳腔结构即能输出高光束质量的激光；而在增益介质的宽度方向上,由于菲涅耳数较大,采用离轴共焦非稳腔。这种腔具有很好地选模作用,因此在宽度方向上输出光近似平行光,这样部分端面泵浦混合腔板条激光器在两个方向上都具有近衍射极限的光束质量。本论文采用大功率激光列阵做泵浦源,以板条状Nd:YV04晶体作为激光工作介质,采用稳腔和混合腔结合部分端面泵浦,实现了连续波大功率高光束质量1.06μm和1.3μm激光输出；分别利用声光开关、饱和吸收体Cr4+:YAG作为腔内调制元件,研究了主动和被动调Q脉冲激光的输出特性；利用周期极化钽酸锂(PPLT)晶体作为腔外倍频元件研究了准相位匹配绿光连续运转特性；同时,建立了板条激光器稳腔连续、主动及被动调Q的运转速率方程组。本论文的主要研究工作总结如下：Ⅰ介绍了波导整形耦合系统的特点,从稳态热传导方程出发,研究了掺杂浓度为0.3%的Nd:YVO4晶体内部的温度和热应力分布,计算了晶体端面泵浦区域中心和两端热应力随泵浦功率的变化以及Nd:VYO4晶体所能承受的最大泵浦功率。(第2章)Ⅱ理论上首次建立了板条激光器在稳腔运转情况下连续、声光调Q、以及Cr4+:YAG被动调Q速率方程组。从速率方程组出发,模拟了输出功率、脉宽、单脉冲能量以及峰值功率与泵浦功率的关系,计算了泵浦阈值、斜效率以及最短脉宽,并与实验值进行了比较,二者符合较好。(3.1.2、4.2.2、4.4.1)Ⅲ研究了部分端面泵浦Nd:YVO4板条稳腔的激光特性,在1.06μm和1.3μm波段实现了连续和调Q激光输出。在连续运转模式下,1.06μm波段,得到最高功率22.5 W的激光输出。为了实现倍频晶体形状与基频光模式匹配,首次将PPLT倍频晶体用于板条激光器,腔外倍频得到3.05W的绿光输出；在1.3μm波段,得到最高功率为28.6 W的激光输出；在1.06μm波段声光调Q运转模式下,当重复频率25 kHz时,得到最高平均功率为68 W的脉冲激光输出,脉宽为102 ns,光-光转换效率为40%。首次用声光开关结合部分端面泵浦板条激光介质实现了1.3μm调Q高光束质量激光运转,得到最高平均功率14 W的激光输出,最短脉宽133ns,重复频率10 kHz；采用Cr4+：YAG被动调Q,在1.06μm波段实现了调Q脉冲激光输出,最短脉宽为166 ns,重复率为255 kHz,峰值功率为130 W,最高功率为8.2W。(3.1.1、4.2.、4.4.、5.1、4.5)Ⅳ研究了部分端面泵浦Nd:YVO4板条InnoSlab在1.06μm和1.34μm波段连续波激光特性,实现了高功率、高光束质量的激光输出。在1.06μm波段,采用正支非稳混合腔,获得了74 W的连续激光输出,斜效率和光-光转换效率分别为50%和43.5%,在稳腔方向和非稳腔方向M2因子分别为1.3和1.2。用快速傅立叶变换法对输出激光的光场进行了模拟,光斑形状与我们所测得完全一致；在1.3μm波段,采用正支非稳混合腔,在泵浦功率为122.8W时,得到最高激光输出功率19.9W,在输出功率为19W时,测得在稳腔和非稳腔方向M2因子分别为1.3和1.5；采用负支非稳混合腔,得到激光输出功率为22.4W,斜效率和光-光转换效率分别为23.4%和18.2%,在稳腔和非稳腔方向M2因子分别为1.3和1.2。(3.2、5.2.1)Ⅴ研究了部分端面泵浦Nd:YVO4晶体板条InnoSlab的调Q激光特性,实现了高功率、高光束质量的激光输出。在1.06μm波段,采用正支非稳混合腔声光调Q,在重复频率为50 kHz,得到平均功率61.6 W的脉冲激光输出,最短脉宽18.7ns,光光转换效率为36.2%,斜效率为41.6%,M2因子在稳腔方向为1.3,在非稳腔方向为1.2。首次采用可饱和吸收体Cr4+：YAG被动调Q,得到最大6.2W的脉冲激光输出；在1.3μm波段,采用负支非稳混合腔声光调Q,在重复频率为10 kHz,泵浦功率为170 W时,得到最高调Q脉冲激光的平均功率为21.6 W,单脉冲能量2.16mJ,峰值功率21 kW,最短脉宽103 ns,M2因子在稳腔方向为1.3,在非稳腔方向为1.2。(4.3、4.4.2、5.2.2)本论文的主要创新点：Ⅰ理论上首次建立了板条激光器在稳腔运转情况下连续激光输出、主动和被动调Q激光输出速率方程组。从速率方程组出发,对连续激光输出,模拟了输出功率与泵浦功率的关系,计算了泵浦阈值与斜效率；对主动和被动调Q激光输出,计算了最短脉宽,模拟了单脉冲能量、脉宽以及重复频率与泵浦功率的关系。理论计算与实验结果进行了比较,二者符合较好。Ⅱ首次用声光开关结合部分端面泵浦板条激光介质实现了1.3μm高光束质量调Q激光运转,在稳腔运转模式下,重复频率10 kHz时,得到平均功率为14 W的激光输出,最短脉宽133 ns,单脉冲能量1.4 mJ,峰值功率10.5 kW；在混合腔运转模式下,得到最高调Q脉冲激光的平均功率为21.6 W,单脉冲能量2.16 mJ,峰值功率21 kW,最短脉宽103 ns,M2因子在稳腔方向为1.3,在非稳腔方向为1.2。Ⅲ首次将Cr4+YAG被动调Q用于板条激光器,在1.06 gm波段,实现了调Q脉冲激光输出,在稳腔情况下,得到最短脉宽为166 ns、重复率为255 kHz、峰值功率为130 W、最高平均功率为8.2 W的激光输出；在混合腔情况下,得到最大平均功率6.2W的脉冲激光输出。Ⅳ首次将PPLT倍频晶体用于板条激光器,在1.06μm波段,稳腔连续激光运转腔外倍频,得到3.05W的连续绿光输出。
尚策[4]2013年在《880nm共振泵浦内腔倍频主动调Q Nd:YVO_4自拉曼588nm黄光激光器研究》文中认为激光器中泵浦光与激光之间的量子亏损是引起激光器热效应的重要原因之一。共振泵浦，即同带泵浦，可以从根本上减少这一部分的无用热，消除由于量子亏损带来的热负载，因此得到广泛的研究并成为减小激光器热效应的有效手段。受激拉曼散射作为重要的非线性效应之一，与自发拉曼散射相比具有转换效率高，亮度高，光束质量好等优点。1μm波段激光经过受激拉曼散射作用后倍频，得到590nm附近的黄光输出，在医疗天文等方面有着重要应用。本文通过将共振泵浦技术与Nd: YVO4的受激拉曼散射效应相结合，通过共振泵浦可以有效降低激光器热效应的特点克服拉曼激光器热效应严重的缺点，获得高光束质量，高光光效率的1176nm斯托克斯光。经过以下三个实验的验证，设计并实现了880nm泵浦Nd: YVO4晶体利用Nd: YVO4晶体的自拉曼效应输出1176nm的斯托克斯光，通过LBO晶体腔内倍频输出588nm黄光。1.808/880nm端泵直腔Nd: YVO4激光器。通过808nm与880nm泵浦Nd:YVO4输出1064nm激光作比较，经过晶体参数的优化，得出880nm共振泵浦可以有效降低激光器热效应，并获得良好的激光输出的结论，880nm泵浦在热负载相对较低的情况下，实现了高光光转换效率。计算并测量了Nd: YVO4晶体的热透镜焦距，用于1176nm自拉曼激光器的理论研究。2.880nm共振泵浦主动调Q Nd: YVO4自拉曼激光器。共振泵浦技术有效降低影响拉曼激光器的热负载问题，经过实验验证得出880nm在输出功率、转换效率、功率稳定性以及光束质量等方面较808nm传统泵浦激光器有着很大优势，在880nmLD23.88W泵浦功率泵浦下，1176nm斯托克斯光在重复频率190K的情况下的输出功率可以达到5.41W。3.588nm黄光激光器。在880nm泵浦输出1176nm斯托克斯光实验研究的基础上，我们进行了1176nm腔内LBO倍频输出588nm黄光。在重复频率120K的情况下得到最高黄光输出功率2.03W。
陈娜[5]2010年在《基态高斯塔克能级热助推泵浦Nd:YVO_4激光器研究》文中指出热效应是实现全固态激光器高功率、高效率和高光束质量运转的瓶颈。由激光介质内热沉积产生的物理机制可知,解决热效应最根本的办法就是减小泵浦光和振荡光之间的量子缺陷,基态高斯塔克能级热助推泵浦方式(Thermally boosted pumping from high Stark sublevel of the ground state)是采用特定波长泵浦光把能量直接转化到激光上能级,而不是泵浦到更高的能带然后再驰豫到激光上能级,这种泵浦方式可将量子缺陷降到最低并消除量子效率损耗,能够最大程度地提高量子效率并最大限度降低热沉积,是一种可根本性解决固体激光器热效应的方案。在本论文中,分别采用全固态准连续可调谐钛宝石激光器和连续914nm Nd:YVO_4激光器作为泵浦源,选用不同掺杂浓度和长度的Nd:YVO_4晶体作为激光增益介质,主要研究晶体温度、掺杂浓度和长度对基态高斯塔克能级热助推泵浦的Nd:YVO_4激光器输出特性的影响。主要内容和创新点如下:1.介绍了Nd:YAG和Nd:YVO_4晶体的高斯塔克能级热助推泵浦特性;对端面泵浦固体激光器中的热效应进行了理论研究,并从热助推泵浦四能级激光系统的速率方程出发,研究了热助推泵浦的机理。2.对热助推泵浦Nd:YVO_4激光器的泵浦源——全固态准连续可调谐钛宝石激光器进行了实验研究,获得的钛宝石激光器的调谐范围为675-970nm,输出谱线宽度为2nm,脉冲宽度为17.6ns,在780nm处的最大功率为6.2W,相应的光-光转化效率为28.2%。其中,钛宝石激光器在914nm处的最大输出功率为3.7W。3.对增益开关固体激光器的物理模型和时间特性进行了理论研究,同时在研究全固态准连续可调谐钛宝石激光器的基础上,使用钛宝石激光器作为泵浦源,把其输出调至Nd:YVO_4的热助推泵浦带,进行了准连续914nm钛宝石激光器热助推泵浦的Nd:YVO_4激光器1064nm运转实验研究,得到的最大输出功率为230 mW,相应的光-光转化效率为23.7%,斜率效率为79%。使用钛宝石激光器泵浦的Nd:YVO_4激光器同样具有增益开关的性质,获得了3.1ns的窄脉宽输出。4.对连续914nm Nd:YVO_4激光器基态高斯塔克能级热助推泵浦的Nd:YVO_4激光器1064nm、1342nm运转进行了实验研究,重点研究了晶体的温度、晶体的掺杂浓度和晶体长度对激光器输出特性的影响。当晶体温度为50oC时,使用掺杂浓度为1.0 at.%、尺寸为3mm×3mm×10mm的Nd:YVO_4作为激光介质时,获得了最大功率为2.2W的1064nm输出,相应的斜率效率为83.9%。当晶体温度为50oC时,使用两块掺杂浓度为1.0 at.%、尺寸为3mm×3mm×4mm的晶体作为激光介质时,获得了最大功率为1.05W的1342nm输出,相应的斜率效率为66.4%。
张会云[6]2007年在《高功率全固态绿光红光激光器及特异材料光子晶体的研究》文中认为全固态激光器是一种优良的新型光源,因具有效率高、结构紧凑、输出稳定、寿命长等优点,在工业、科研、军事等领域发挥着越来越大的作用,已成为应用激光器中的主流。高功率的全固态绿光、红光激光器在激光彩色显示、激光医疗、高密度光存储、材料处理和分析、超高清晰度打印和扫描等领域有着非常广泛的应用前景,是近年来全固态激光技术研究的热点。近年来,介电常数和磁导率同时或只有一个为负数的新型人工材料——特异材料,己经在微波段乃至近红外通过人工合成实现。人们通过将特异材料引入一维光子晶体中,发现了新型的光子带隙。由于这些光子带隙具有与传统的布拉格带隙截然不同的性质,并具有潜在的应用前景,因此含有特异材料的一维光子晶体已成为了当前的一个研究热点。本文的主要创新点可以归纳如下:1、采用两个150W半导体侧泵模块,进行了单棒和双棒串接声光调Q内腔倍频绿光激光器的研究。采用一个150W模块进行内腔倍频声光调Q绿光激光器实验研究,用KTP内腔倍频,得到76.9W的绿光输出,光-光转换效率11.6%;用LBO倍频得到79.3W的绿光输出。采用两个150泵浦组件串接,双声光调Q,高抗灰迹KTP晶体倍频得到131W的绿光激光输出,光-光转换效率13.1%,在激光器输出功率为128W时功率不稳定度为0.71%,光束质量因子M2在80W时为6.7。此结果在目前国内外高功率绿光激光器光束质量和稳定性方面处于领先水平。在此基础上我们研制了120W绿光激光器样机,用于前列腺治疗仪的研究和开发。2、分别采用50W和150W半导体侧泵模块、采用侧面泵浦方式和优化的三镜折叠谐振腔设计,Ⅱ类相位匹配KTP晶体作为腔内倍频晶体进行了高功率连续绿光激光器的实验研究。用50W型泵浦组件,得到18.7W的连续波绿光激光输出,对应的光-光转换效率为10.4%,功率不稳定度为0.4031%,在以上实验结果的基础上,我们研制出国产化的全固态10W连续绿光激光器实用化样机。采用单个150W模块泵浦,实现了输出功率51.2W的连续绿光激光输出,对应的光-光转换效率为10.3%,在输出功率为47.4W时测得激光功率不稳定度为0.49%,用刀口法测量了激光光束质量,M2小于9。据我们所知,在采用棒状工作物质的全固态连续绿光激光器中,该输出功率达到国际领先水平。3、进行了高功率连续红光激光器的实验研究。使用Nd:YVO4和LBO晶体进行了LD单端泵浦Nd:YVO4/LBO连续红光激光器的实验研究,当泵浦功率为24.56 W时,获得了671 nm激光功率1.203 W,光-光转换效率为4.9 %。激光器输出功率为1.08 W时测得激光功率不稳定度为0.52 %。用LD双端泵浦单块Nd:YVO4晶体,腔内LBO倍频,当泵浦功率为36W时,获得671nm CW输出2.33W,光-光转换效率为6.5%,输出功率为2W附近激光功率不稳定度小于0.5%,用M2测试仪测得光束质量为M2=3.6。以上结果在目前国内外高功率连续波全固态红光激光器功率稳定性方面处于领先水平。4、采用转移矩阵方法,分别研究了含两类特异材料的一维光子晶体(对称Fibonacci序列和异质结构)的输运特性。研究了由正、负折射率材料交替生长按对称Fibonacci序列排列形成的一维准周期光子晶体的特殊性质:具有平均折射率为零的光子带隙。将该平均折射率为零的光子带隙与布拉格带隙比较后发现,前者受入射角度和偏振的影响较后者小。这意味着零平均折射率全向能隙可被用来设计带宽固定的小型化全角度反射器。研究了由两类单负材料组成的一维异质结构光子晶体透射特性。选择合适的参数,使得一维异质结构光子晶体的平均磁导率和平均介电常数均为零,发现其禁带中出现了一个很窄的共振传播模式,位相延迟为零,这种传播模式不会随着入射角度和偏振的改变而移动,可以用来设计全方向单通道滤波器。研究了在满足零平均磁导率和零平均介电常数的条件下,形成的异质结构光子晶体中引入缺陷时的透射性质。在此结构中,调整缺陷层的数目和厚度得到多通道滤波特性。可以利用这一特性设计出一种全新的基于光子晶体的多通道滤波器。
阮双琛[7]2004年在《光子晶体光纤超连续谱与激光器和Nd：GdVO_4激光器的研究》文中认为光子晶体光纤(PCF)具有可控的零色散点波长和高的非线性系数,被广泛用于非线性光学方面。而其大模面积和无截止单模的设计,有效地克服了常规光纤的缺陷,可显著改善光纤激光器的某些性能。因此,研究PCF产生超连续谱及PCF激光器,具有重要的学术价值和实际应用价值。作为一种比较新型的激光晶体,Nd:GdVO4晶体除了具有Nd:YVO4晶体的优点之外,它的热导率也稍高于Nd:YAG晶体,被认为是一种在高功率全固态激光器领域很有发展前景的激光晶体。本论文的主要内容及创新点概括如下:对光子晶体的概念、原理、特性、分类、制备方法、计算方法、应用和前景进行了比较系统的综述;简要介绍了光子晶体光纤的特点、种类、制作方法、研究现状及其潜在应用价值。采用光参量放大器泵浦2.5米保偏PCF获得了超过两个倍频程(300 nm-1350 nm)的超连续谱,在1.5 (m -1.8 (m范围内也观察到了弱的光谱峰,OH离子的吸收造成了在1.4 (m左右的光谱凹陷;采用锁模钛宝石飞秒激光器泵浦2米非线性PCF获得了谱宽为390 nm-1370 nm的超连续谱。在800 mW的输入功率下得到了超连续谱的输出功率为60 mW;采用钛宝石放大器泵浦保偏PCF得到了谱宽为380 nm-1750 nm的超连续谱,带宽超过了两个倍频程。利用22W大功率LD阵列泵浦30 m掺Yb3+双包层D型光纤,获得了8.6 W的1.09 (m激光输出;采用22W多模大功率LD泵浦5 m掺Yb3+高浓度双包层D型多模光纤,获得了功率为7.2 W的1.07 (m激光输出;成功获得了65 mW的1.03 (m掺镱双包层大模面积PCF激光器;采用多模大功率980 nm半导体激光器泵浦20 m长的掺Yb3+双包层PCF, 实现了最大输出功率为15 W的1.09 μm激光输出。从增益介质中饱和光强的微分方程出发,理论上推导出了基频光输出功率、阈值泵浦功率和斜效率的表达式,研究和分析了最佳激光晶体长度和输出镜透过率。对Nd:YVO4和Nd:GdVO4晶体室温下的吸收光谱和近红外区荧光谱进行了测试比较;首次初步研究了Nd:GdVO4晶体在70W单端泵浦功率下的1.34 (m激光输出性能,获得了最大输出功率为16 W的连续波1.34(m激光,这是目前为止利用该晶体所获得的最大功率1.34 (m激光,从而在实验上验证了Nd:GdVO4晶体在高功率端面泵浦条件下非常优秀的导热性能和激光性能。
王春香[8]2013年在《880nm LD双端端面泵浦的连续单频1.34μm Nd：YVO_4激光器》文中提出全固态激光器(DSPPL)因其在效率、稳定性、光束质量、结构、寿命等方面的优势备受大家的青睐,因此成为国际上发展速度最快的一种新型激光器；己广泛应用到关系国民经济的军事、工业、科研等重要领域；尤其是单频运转的全固态激光器以其优良的输出功率稳定性和频率特性可广泛的应用于高分辨率激光光谱、相干信息处理、冷原子俘获、引力波探测、量子信息等领域。本文设计并研制了全固态连续单频1.34μm Nd:YVO4激光器。利用880nm激光二极管双端端面偏振泵浦Nd:YVO4晶体,通过腔镜镀膜抑制1.06μm激光振荡、设计优化环形激光谐振腔,使激光器稳定单向行波运转；实验获得了最大输出功率为9W的连续单频1.34μm激光输出,光-光转换效率为18%,激光器在4小时的功率波动小于士1%,激光器自由运转一分钟的频率漂移为8.65MHz.本论文主要内容概括如下：第一章：绪论首先回顾了激光二极管泵浦的全固态激光器的历史发展概况,并着重介绍了全固态1.34μm激光器的应用及研究现状；然后,对单频激光器的实现方法及单频1.3μm激光器应用、研究现状作了简要的介绍。第二章：全固态激光器的理论分析首先从四能级激光系统的空间速率方程出发,在考虑泵浦激光光斑和振荡激光光斑空间分布的基础上,仔细推导了LD泵浦的全固态激光器的阈值功率以及近阈值和强光泵浦两种极限条件下的输出功率和斜效率表达式。然后,综合比较三种激光晶体的性质并进行选择,选取Nd:YVO4激光晶体作为增益介质,并介绍Nd:YVO4晶体的特性。最后分析激光晶体中沉积热的来源,并简要介绍了改善晶体热效应的措施,为高功率激光器的优化设计提供了理论支持。第三章：高功率连续单频1.34μNd:YVO4激光器研制了一台高功率连续单频1342nm Nd:YVO4激光器。由于高功率泵浦条件下激光晶体存在严重的热透镜效应,该热透镜效应会严重的影响到谐振腔的稳区范围和激光晶体中的振荡光斑大小；因此我们在参考谐振腔设计原则的前提下,并考虑激光晶体的热效应,对六镜激光谐振腔进行了优化设计。实验上采用直接泵浦技术、双端偏振泵浦方式和较长的复合晶体等一系列有效措施,保证了增益介质对泵浦光的有效吸收,并改善了晶体的热效应。结合实验研究并优化激光器系统,最终确定两平凹镜之间的腔长为100mm,剩余腔长为380mm。在该腔型参数下,获得了最大输出功率为9W的连续单频1342nm激光,并对输出激光的各项性能指标进行了测量。第四章：总结与展望
贾建勋[9]2012年在《880nmLD双端端面泵浦Nd:YVO_4/LBO全固态连续红光激光器》文中研究说明激光二极管泵浦的全固态激光器由于其自身在效率、光束质量、稳定性、结构、寿命等方面的显著优势,是近年来国际上发展速度最快的一种新型激光器；其应用范围已经遍及科研、军事、工业等国民经济的重要领域；其中,全固态红光激光器在激光医学、彩色显示、激光存储以及作为可调谐激光器的泵浦源等领域受到了国内外的高度重视。本文采用直接泵浦技术,通过双端端面偏振泵浦Nd:YVO4复合晶体,合理设计三镜折叠激光谐振腔,优化实验条件,在泵浦功率为51W时,获得了最大输出功率为12.4W的连续单横模1.34μm激光输出；在此基础上,我们设计了Z型四镜折叠激光谐振腔,并采用I类临界相位匹配晶体LBO进行内腔倍频,获得了高功率连续单横模671nm红光激光输出；当注入晶体的功率为42.5W时,激光器最大输出功率为5.2W,光-光转换效率为12.2%,激光器1小时功率稳定性优于±2.5%。本论文主要内容概括如下：第一章：绪论回顾了激光二极管泵浦的全固态激光器的历史发展概况,着重对全固态1.3μm激光器和671nm红光激光器的应用以及研究现状作了详细的介绍；同时,对直接泵浦技术的发展及研究现状作了简单的概述。第二章：全固态1.3μmNd:YVO4激光器首先介绍了激光晶体Nd:YVO4的特性；然后从理论上分析了激光晶体热效应的来源,并提出了降低热效应的方法措施；进一步模拟了实验中所用晶体的温度分布,并测量了晶体的热焦距：根据热焦距的测量结果以及谐振腔的设计原则,设计了三镜折叠激光谐振腔；通过优化实验条件,获得了最大输出功率为12.4W的1.34μm连续单横模激光输出,并测量了输出激光的各项性能指标。第三章：全固态Nd:YVO4/LBO红光激光器首先对常用的内腔倍频非线性晶体进行了比较,结合实际情况选取了Ⅰ类临界相位匹配晶体LBO作为实验中的倍频晶体；然后进一步对所选倍频晶体LBO做了详细的介绍,包括其物理、化学及光学等性质：考虑到影响倍频效率等因素,并结合谐振腔的设计原则,设计了Z型四镜激光谐振腔；通过改变谐振腔腔长来控制激光晶体和倍频晶体处的基频光光斑半径,从而达到最佳的倍频转化效率；最终,在泵浦功率为42.5W时,获得了最大输出功率为5.2W的连续单横模671nm红光输出,光-光转换效率达到12.2%,激光器1小时功率稳定性优于±2.5%。第四章：总结与展望
林浪[10]2008年在《LBO和BIBO腔内倍频红光激光器的研究》文中研究说明LD泵浦全固态激光器(DPSSL)与传统的灯泵激光器相比具有高效率、高光束质量、稳定性好、结构紧凑、长寿命等优点，已经而成为固体激光器的一个重要发展方向。目前，广泛应用于材料加工、医疗、军事、信息和基础研究等领域。本文在认真分析国内外对LD泵浦全固态红光激光器的研究发展现状基础上，针对几种激光晶体的性能和几种NLO晶体的非线性光学特点的组合的理论与实验研究，取得了如下成果：1、在Nd：GdVO_4、NdYVO_4晶体的物理和光学性质基础上，从四能级速率方程理论出发，分析了两种晶体激光器的工作阈值、激光模式匹配、输出功率、斜效率等激光参数。2、介绍了非线性频率变换理论及非线性光学晶体KTP、LBO和BIBO的物理光学性质。从折射率方程出发，利用MATLAB编程，对双轴晶体KTP、LBO与BIBO倍频与和频的相位匹配特性进行了理论分析及数值模拟，并对LBO和BIBO晶体的非线性极化张量进行了修正，计算了相位匹配曲线、有效非线性倍频与和频系数、离散角、允许角的空间分布，比较了它们的匹配相关参量。指出了倍频与和频时的最佳匹配方式：并给出其最佳相位匹配方向和有效非线性倍频与和频系数，所得的结果对倍频红光及三倍频447nm蓝光实验研究有重要的指导意义。3、分析了Nd：GdVO_4、NdYVO_4晶体在泵浦功率作用下的热透镜效应，根据等效热透镜理论，结合最优模式匹配和ABCD高斯光束传输矩阵，优化了谐振腔参数。4、通过理论分析及实验研究，获得了四种激光系统Nd：YVO_4／LBO、Nd：YVO_4／BIBO、Nd：GdVO_4／LBO和Nd：GdVO_4／BIBO的671nm和670nm稳定的连续的红光输出，功率分别为：67mW、54mW、57mW和38mW。对比发现只有Nd：YVO_4／LBO才是最有优势的，并分析了转换效率低的原因。
参考文献：
[1]. 高功率连续运转全固态蓝光、红光激光器研究[D]. 周睿. 天津大学. 2006
[2]. LD泵浦1.34μm Nd:YVO_4脉冲激光器的研究[D]. 务益杰. 北京交通大学. 2015
[3]. 高功率高光束质量全固态板条激光器的研究[D]. 赵爽. 山东大学. 2010
[4]. 880nm共振泵浦内腔倍频主动调Q Nd:YVO_4自拉曼588nm黄光激光器研究[D]. 尚策. 天津大学. 2013
[5]. 基态高斯塔克能级热助推泵浦Nd:YVO_4激光器研究[D]. 陈娜. 天津大学. 2010
[6]. 高功率全固态绿光红光激光器及特异材料光子晶体的研究[D]. 张会云. 天津大学. 2007
[7]. 光子晶体光纤超连续谱与激光器和Nd：GdVO_4激光器的研究[D]. 阮双琛. 天津大学. 2004
[8]. 880nm LD双端端面泵浦的连续单频1.34μm Nd：YVO_4激光器[D]. 王春香. 山西大学. 2013
[9]. 880nmLD双端端面泵浦Nd:YVO_4/LBO全固态连续红光激光器[D]. 贾建勋. 山西大学. 2012
[10]. LBO和BIBO腔内倍频红光激光器的研究[D]. 林浪. 暨南大学. 2008