【摘要】：隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,激光技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域中。不同領(lǐng)域通常對(duì)波長(zhǎng)具有不同需求,所以獲得新波長(zhǎng)激光光源一直是激光技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)是獲得新波長(zhǎng)激光的可靠方法。其中,受激拉曼散射是利用晶體的三階非線性效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)變頻獲得新波長(zhǎng)激光的有效方法,具有轉(zhuǎn)換效率高、不需要相位匹配、光束凈化等特點(diǎn)。通過(guò)選取不同的拉曼介質(zhì)以及不同波長(zhǎng)的泵浦激光,產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的散射光,產(chǎn)生的散射光波長(zhǎng)從紫外遍布到近紅外,現(xiàn)有激光光譜范圍得到了極大地拓寬。常用的拉曼介質(zhì)可以分為三種:氣體、液體和固體,固體拉曼介質(zhì)與氣體、液體拉曼介質(zhì)相比具有大的離子濃度、小的體積、高的拉曼增益、好的導(dǎo)熱性、好的光學(xué)和機(jī)械特性以及易與全固態(tài)激光器相結(jié)合等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于國(guó)防軍事、信息通訊、醫(yī)療美容和工業(yè)制造等領(lǐng)域。磷酸鈦氧銣(RbTiOP04,RTP)和磷酸鈦氧鉀(KTiOP04,KTP)晶體是優(yōu)秀的非線性光學(xué)介質(zhì)。它們具有較大的二階非線性光學(xué)系數(shù),寬透光范圍,高損傷閡值等特性使得它們被廣泛用于激光倍頻和光參量振蕩中。近年來(lái),它們還被發(fā)現(xiàn)是一種優(yōu)良的拉曼晶體,具有高的三階非線性系數(shù),可以用在固體拉曼激光器中。本論文首先研究了以Nd:YAG作為激光增益介質(zhì),以RTP晶體作為拉曼介質(zhì)的LD端面泵浦的主動(dòng)調(diào)Q、被動(dòng)調(diào)Q內(nèi)腔式拉曼激光器,獲得了 1.1 μm左右的拉曼光輸出;然后研究了以YV04-Nd:YVO4-YVO4鍵合晶體作為激光增益介質(zhì),以RTP晶體作為拉曼介質(zhì)的內(nèi)腔式人眼安全拉曼激光器,獲得了 1.5 μm左右的拉曼光輸出;最后研究了以Nd:YAG作為激光增益介質(zhì),以KTiOP04(KTP)晶體作為拉曼介質(zhì)的LD端面泵浦的主動(dòng)調(diào)Q內(nèi)腔式拉曼激光特性,分別實(shí)現(xiàn)了一階和二階拉曼激光輸出。具體研究?jī)?nèi)容如下:1.以Nd:YAG晶體作為激光增益介質(zhì),研究了LD端面泵浦聲光調(diào)Q Nd:YAG/RTP拉曼激光器,采用內(nèi)腔式拉曼激光器結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了不同激光脈沖重復(fù)頻率下的1095 nm拉曼光輸出,在泵浦功率為11.7 W,脈沖重復(fù)率為15 kHz時(shí),獲得了平均功率輸出為402 mW的1095 nm拉曼光,與之對(duì)應(yīng)的光-光轉(zhuǎn)換效率為3.5%。2.以Nd:YAG晶體作為激光增益介質(zhì),研究了LD端面泵浦被動(dòng)調(diào)Q Nd:YAG/RTP拉曼激光器,采用內(nèi)腔式拉曼激光器結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了 Cr4+:YAG不同初始透過(guò)率的1095 nm拉曼光輸出,在泵浦功率為7.9 W,飽和吸收體初始透過(guò)率為95%下,獲得了平均輸出功率為232 mW的1095 nm拉曼光,與之對(duì)應(yīng)的泵浦光與拉曼光光-光轉(zhuǎn)換效率為2.9%。3.以YV04-Nd:YV04-YV04鍵合晶體作為激光增益介質(zhì),研究了以RTP晶體作為拉曼介質(zhì)的人眼安全激光器,采用內(nèi)腔式拉曼激光器結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了不同激光脈沖重復(fù)頻率下的1495 nm拉曼光輸出,在泵浦功率為10.4 W,脈沖重復(fù)率為15 kHz下,獲得502 mW的拉曼光平均功率的輸出,與之對(duì)應(yīng)的光-光轉(zhuǎn)換效率為4.8%。4.以Nd:YAG晶體為激光晶體,以KTP為拉曼晶體,采用LD端面泵浦聲光調(diào)Q方式,研究了不同重復(fù)頻率下的一階和二階KTP拉曼激光器的激光輸出特性。在LD泵浦功率為13.17 W,重復(fù)頻率為40 kHz時(shí),獲得了平均功率為2.14 W,脈沖寬度為5.5 ns的1095.5 nm的一階拉曼光的輸出,泵浦光與拉曼光的光-光轉(zhuǎn)換率為1 6.2%。在泵浦功率為12.28 W,重復(fù)頻率為30 kHz下,獲得了平均功率為966 mW,脈沖寬度為31.4 ns的1129 nm的二階拉曼光的輸出,與之對(duì)應(yīng)的光-光轉(zhuǎn)換效率為7.8%。本論文主要的創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.首次實(shí)現(xiàn)了以RTP晶體作為拉曼介質(zhì)的人眼安全激光器的運(yùn)轉(zhuǎn)。在泵浦功率為10.4 W,脈沖重復(fù)率為15 kHz時(shí),獲得了平均輸出功率為502 mW的1495 nm拉曼光,與之對(duì)應(yīng)的光-光轉(zhuǎn)換為效率為4.8%。2.采用主動(dòng)調(diào)Q和被動(dòng)調(diào)Q的方式,實(shí)現(xiàn)了內(nèi)腔式RTP晶體拉曼激光器的運(yùn)轉(zhuǎn)。在主動(dòng)調(diào)Q下,得到了平均輸出功率為402 mW 1095 nm拉曼光,與之對(duì)應(yīng)的光-光轉(zhuǎn)換效率為3.5%。在被動(dòng)調(diào)Q下,得到的1095 nm拉曼光的平均輸出功率為232 mW,與之對(duì)應(yīng)光-光轉(zhuǎn)換效率為2.9%。3.研究?jī)?yōu)化了 LD端面泵浦被動(dòng)調(diào)Q Nd:YAG/KTP內(nèi)腔式拉曼激光器。在LD泵浦功率為13.17 W,重復(fù)頻率為40 kHz時(shí),獲得了平均功率為2.14 W,脈沖寬度為5.5 ns的1095.5 nm的一階拉曼光的輸出。將二階的KTP拉曼激光器的輸出功率提高到966 mW,與之對(duì)應(yīng)的從泵浦光到拉曼光光-光轉(zhuǎn)換率提高到7.8%
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN24
【圖文】：

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本文編號(hào)：2782666