【摘要】：560~600nm波段的黃光激光在生物遺傳、激光醫(yī)療、大氣探測、信息存儲等領域都有重要應用,其中560nm的黃綠光作為人眼最敏感的可見光波長,在臨床醫(yī)療、圖像和數(shù)據(jù)顯示、空間探測識別、地理勘測、信號傳遞等方面的有特殊意義,目前黃綠激光已經應用于皮膚方面的治療。受激拉曼散射效應(Stimulated Raman Scattering,SRS)是一種獲得新的激光譜線的的有效方法。近年來,隨著優(yōu)良拉曼晶體的出現(xiàn),全固態(tài)拉曼激光器以其簡潔緊湊的結構、良好的機械性能和熱學性能等優(yōu)點成為目前激光器研究領域的一個熱點,發(fā)展十分迅速。利用和頻晶體把拉曼激光器產生的拉曼光與基頻光進行和頻得到黃光的輸出是目前獲得黃光激光的重要途徑。拉曼和頻黃光激光器具有結構緊湊、轉換效率高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。輸出的和頻光具有脈沖窄,能量高的特點。這些優(yōu)勢使得拉曼和頻黃光激光器得到了廣泛關注,并在近年來取得了較大的進展。理論方面,推導了主動調Q內腔式拉曼和頻激光器的速率方程組,在對其歸一化后得到七個綜合參量k_(ls),?,K_(sp),N,M,F,K。數(shù)值計算模擬了各綜合參量的改變對和頻光脈沖峰值功率、單脈沖能量及脈沖寬度的影響,最終得到在一定的數(shù)值范圍內,歸一化初始反轉粒子數(shù)密度N、和頻因子F、歸一化拉曼增益系數(shù)M和損耗因子K之間相互約束,存在最優(yōu)匹配取值。為實現(xiàn)脈沖峰值功率和單脈沖能量的最大,對F和M、F和K、M和K進行匹配關系擬合,結果顯示它們之間大體上呈現(xiàn)線性匹配關系,這體現(xiàn)在實驗中基本上為和頻晶體長度,拉曼晶體長度和輸出鏡對拉曼光的反射率之間的參數(shù)值匹配,此結論可對具體實驗進行數(shù)值分析來優(yōu)化實驗設置以實現(xiàn)和頻光的輸出最佳。實驗方面,首先研究了被動調Q內腔式拉曼激光器的性能,采用平凹腔結構,Nd:YAG晶體作為激光增益介質,SrWO_4晶體作為拉曼活性介質,Cr~(4+):YAG作為被動調Q晶體進行實驗,在理論計算的指導下,不斷優(yōu)化飽和吸收體的初始透過率、輸出鏡對拉曼光的反射率、腔長等各項參數(shù),得到在飽和吸收體的初始透過率為96%,拉曼輸出鏡的反射率為75%@1178nm,輸入泵浦功率為3.92W時,輸出的最大拉曼光功率達到0.79W,此時拉曼轉換效率高達20.4%,調Q脈沖的重復率為38.6kHz,脈寬為20ns左右。這是目前已知LD泵浦被動調Q Nd:YAG/Cr~(4+):YAG/SrWO_4拉曼激光器的最大轉換效率。然后,對LD泵浦被動調Q內腔式拉曼和頻黃綠光激光器進行了相應的研究,使用KTP作為和頻晶體,考慮基頻光與拉曼光的偏振關系、能量關系和脈沖同步等問題進行合理的腔參數(shù)設置與偏振設置,得到560nm被動調Q內腔式和頻拉曼黃綠光激光的輸出,通過調節(jié)諧振腔與偏振角度,我們得到當輸入泵浦功率為4.18W時,輸出的最大和頻光功率達到0.101W,光光轉換效率達到2.4%,脈沖寬度為10ns左右。
【圖文】：

煙臺大學碩士學位論文0ln 1e1TIITIISS ， （4-這里 IS和 T0分別是飽和吸收體的飽和光強和初始透過率，I 為腔內基頻光強度根據(jù)（4-1）式，透過率 T 隨著基頻光強度 I 的增大而增大。泵浦功率很高會使晶的熱透鏡效應變強烈，降低了諧振腔的穩(wěn)定性，使基頻光強度降低，進一步使 T低，腔內損耗增加，在一個脈沖結束后就需要更多時間來建立下一個脈沖。所以圖 4-3 中當輸入泵浦功率大到一定程度后，脈沖重復頻率會降低。下圖 4-4 和 4-5 分別是當輸入泵浦功率為 2.7W，應用反射率 R=90%@1064nm輸出鏡時，腔內無SrWO4晶體和腔內有SrWO4晶體的調Q基頻光的脈沖序列和圖形結合 4-3 圖，可以看到腔內有無 SrWO4晶體對于輸出激光的特性影響并不大，脈序列都非常穩(wěn)定整齊，脈寬變化幅度也較小。

下圖 4-4 和 4-5 分別是當輸入泵浦功率為 2.7W，應用反射率 R=90%@1064nm輸出鏡時，腔內無SrWO4晶體和腔內有SrWO4晶體的調Q基頻光的脈沖序列和圖形結合 4-3 圖，可以看到腔內有無 SrWO4晶體對于輸出激光的特性影響并不大，脈序列都非常穩(wěn)定整齊，脈寬變化幅度也較小。（a） （b）圖 4-4 當輸入泵浦功率為 2.7W，輸出鏡反射率為 90%@1064nm 時，，腔內無 SrWO4晶體時的Q 基頻光的（a）脈沖序列，（b）脈沖圖形
【學位授予單位】：煙臺大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN248

【參考文獻】

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1 張行愚;王青圃;常軍;李平;王浩;李述濤;叢振華;陳曉寒;劉兆軍;范書振;張琛;于浩海;張懷金;;全固體腔內倍頻Nd:YAG/SrWO_4/KTP拉曼激光器[J];中國激光;2009年07期

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1 張豪磊;579nm全固態(tài)黃光拉曼激光器的研究[D];西北大學;2011年

本文編號：2612302