【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(lǐng)域都有重要應(yīng)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(jīng)應(yīng)用于皮膚方面的治療。受激拉曼散射效應(yīng)(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(jié)構(gòu)、良好的機(jī)械性能和熱學(xué)性能等優(yōu)點成為目前激光器研究領(lǐng)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(chǎn)生的拉曼光與基頻光進(jìn)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(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)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(guān)注,并在近年來取得了較大的進(jìn)展。理論方面,推導(dǎo)了主動調(diào)Q內(nèi)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(nèi),歸一化初始反轉(zhuǎn)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(jìn)行匹配關(guān)系擬合,結(jié)果顯示它們之間大體上呈現(xiàn)線性匹配關(guān)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(jié)論可對具體實驗進(jìn)行數(shù)值分析來優(yōu)化實驗設(shè)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(diào)Q內(nèi)腔式拉曼激光器的性能,采用平凹腔結(jié)構(gòu),Nd:YAG晶體作為激光增益介質(zhì),SrWO_4晶體作為拉曼活性介質(zhì),Cr~(4+):YAG作為被動調(diào)Q晶體進(jìn)行實驗,在理論計算的指導(dǎo)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(dá)到0.79W,此時拉曼轉(zhuǎn)換效率高達(dá)20.4%,調(diào)Q脈沖的重復(fù)率為38.6kHz,脈寬為20ns左右。這是目前已知LD泵浦被動調(diào)Q Nd:YAG/Cr~(4+):YAG/SrWO_4拉曼激光器的最大轉(zhuǎn)換效率。然后,對LD泵浦被動調(diào)Q內(nèi)腔式拉曼和頻黃綠光激光器進(jìn)行了相應(yīng)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(guān)系、能量關(guān)系和脈沖同步等問題進(jìn)行合理的腔參數(shù)設(shè)置與偏振設(shè)置,得到560nm被動調(diào)Q內(nèi)腔式和頻拉曼黃綠光激光的輸出,通過調(diào)節(jié)諧振腔與偏振角度,我們得到當(dāng)輸入泵浦功率為4.18W時,輸出的最大和頻光功率達(dá)到0.101W,光光轉(zhuǎn)換效率達(dá)到2.4%,脈沖寬度為10ns左右。
【圖文】：

煙臺大學(xué)碩士學(xué)位論文0ln 1e1TIITIISS ， （4-這里 IS和 T0分別是飽和吸收體的飽和光強(qiáng)和初始透過率，I 為腔內(nèi)基頻光強(qiáng)度根據(jù)（4-1）式，透過率 T 隨著基頻光強(qiáng)度 I 的增大而增大。泵浦功率很高會使晶的熱透鏡效應(yīng)變強(qiáng)烈，降低了諧振腔的穩(wěn)定性，使基頻光強(qiáng)度降低，進(jìn)一步使 T低，腔內(nèi)損耗增加，在一個脈沖結(jié)束后就需要更多時間來建立下一個脈沖。所以圖 4-3 中當(dāng)輸入泵浦功率大到一定程度后，脈沖重復(fù)頻率會降低。下圖 4-4 和 4-5 分別是當(dāng)輸入泵浦功率為 2.7W，應(yīng)用反射率 R=90%@1064nm輸出鏡時，腔內(nèi)無SrWO4晶體和腔內(nèi)有SrWO4晶體的調(diào)Q基頻光的脈沖序列和圖形結(jié)合 4-3 圖，可以看到腔內(nèi)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(dāng)輸入泵浦功率為 2.7W，應(yīng)用反射率 R=90%@1064nm輸出鏡時，腔內(nèi)無SrWO4晶體和腔內(nèi)有SrWO4晶體的調(diào)Q基頻光的脈沖序列和圖形結(jié)合 4-3 圖，可以看到腔內(nèi)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(dāng)輸入泵浦功率為 2.7W，輸出鏡反射率為 90%@1064nm 時，，腔內(nèi)無 SrWO4晶體時的Q 基頻光的（a）脈沖序列，（b）脈沖圖形
【學(xué)位授予單位】：煙臺大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN248

【參考文獻(xiàn)】

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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(nèi)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(xué);2011年

本文編號：2612302