本文選題：SRS　切入點：拉曼激光　出處：《山東師范大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering,SRS),屬于三階非線性效應(yīng),作為一種非線性光學(xué)變頻技術(shù),通過改變泵浦光的波長或者選擇合適的拉曼頻移系數(shù),受激拉曼散射能有效的實現(xiàn)紫外波段到近紅外范圍的拉曼激光輸出。所以,在一定程度上能有效的擴(kuò)展激光光譜范圍。拉曼受激散射具光束凈化及脈沖壓縮效應(yīng),且無需相位匹配,并具有較高的光光轉(zhuǎn)化效率,且拉曼激光具有結(jié)構(gòu)緊湊,覆蓋特殊波長等優(yōu)點,在交通,信息,醫(yī)療,工農(nóng)業(yè)和國防等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。目前,多種拉曼介質(zhì),如鎢酸鹽晶體,硝酸鹽晶體,碘酸鹽晶體,釩酸鹽晶體等,都具有優(yōu)良的光學(xué)特性,被廣泛的用作拉曼增益介質(zhì)以實現(xiàn)從可見光到中紅外范圍的拉曼轉(zhuǎn)換。與以上常規(guī)的拉曼增益介質(zhì)相比,CVD-金剛石晶體擁有眾多優(yōu)異的光學(xué)特性,例如:最高的拉曼增益系數(shù),最大的拉曼頻移系數(shù),最寬的透光范圍及極佳的熱力學(xué)特性,是目前公認(rèn)的最佳拉曼增益介質(zhì),被廣泛的應(yīng)用于拉曼激光領(lǐng)域,基于CVD-金剛石的拉曼激光研究是目前拉曼激光領(lǐng)域的核心熱點。本論文前三章節(jié)研究了CVD-金剛石晶體的光學(xué)性質(zhì);對基于CVD-金剛石作拉曼增益,1064nm光纖激光器作泵浦源的1240nm拉曼激光器進(jìn)行了實驗研究。第四章是以金納米雙錐作為飽和吸收體對1064 nm調(diào)Q光纖激光器,1423.4nm Nd:LGGG調(diào)Q人眼安全激光器進(jìn)行了理論和實驗的研究。本文的研究具體內(nèi)容如下:1.探討受激拉曼散原理,建立多種拉曼激光器的實驗?zāi)Ｐ?并且對多種拉曼晶體進(jìn)行分析比較,系統(tǒng)研究CVD-金剛石晶體的光學(xué)特性。2.采用1064nm連續(xù)光纖泵浦CVD-金剛石晶體產(chǎn)生一階斯克托斯光的波長為1240 nm的拉曼激光器,拉曼增益介質(zhì)選用2*2*7 mm3的CVD-金剛石晶體。采用1064nm光纖激光器做泵浦源,在976 nm泵浦光功率為193W時,獲得最大的基頻光的功率為133.5W,相應(yīng)的光光轉(zhuǎn)化效率為69.1%。以連續(xù)1064nm的基頻光為泵浦光,采用外腔式拉曼轉(zhuǎn)換的方式,相對應(yīng)于CVD-金剛石晶體1332.5cm-1的拉曼頻移,獲得了一階拉曼激光的輸出波長為1240nm,泵浦閾值功率為12W,在泵浦功率為62W時,獲得最大的輸出功率為15.6W,相應(yīng)的光光轉(zhuǎn)化效率為25.1%。3.采用1064nm脈沖光纖激光泵浦CVD-金剛石晶體,產(chǎn)生波長為1240 nm一階斯克托斯光,拉曼增益介質(zhì)選用2*2*7 mm3的CVD-金剛石晶體。采用脈沖光纖拉曼激光的重復(fù)頻率為100 kHZ。CVD-金剛石外腔式拉曼器的閾值功11W,當(dāng)泵浦功率達(dá)到49 W時,拉曼光功率達(dá)到最大功率為14.9W,相應(yīng)光光轉(zhuǎn)化效率為30.4%,斜效率為38%。相比于連續(xù)泵浦下,脈沖泵浦下拉曼輸出的效率獲得一定程度的提升。4.首次實現(xiàn)以金納米雙錐作為飽和吸收體,摻Y(jié)b光纖調(diào)Q激光的輸出。在340mW的泵浦功率下,最大的平均輸出功率為3.33 mW。脈沖重復(fù)頻率為66.3 kHz,獲得最小的脈沖寬度為2.6μs。結(jié)果證明了金納米雙錐具有良好的可飽和吸收特性。另外,首次實現(xiàn)以Nd:LGGG作為激光晶體,金納米雙錐作為飽和吸收體的1423.2 nm調(diào)Q激光的輸出。在泵浦功率12.2 W的情況下,平均輸出功率為125 mW,相應(yīng)的光光轉(zhuǎn)化效率為1.36%。在泵浦功率為12.2 W的情況下,脈沖重復(fù)頻率為98.7 kHz,最小的脈沖寬度為514 ns。這也是首次實現(xiàn)了金納米雙錐作為飽和吸收體的人眼安全激光運行。
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【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN248

【參考文獻(xiàn)】

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1 Grzegorz Sobon;;Mode-locking of fiber lasers using novel two-dimensional nanomaterials: graphene and topological insulators [Invited][J];Photonics Research;2015年02期

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本文編號：1600476