受激拉曼散射是獲得新型波長(zhǎng)激光的重要變頻手段。腔內(nèi)拉曼激光同時(shí)存在著基頻光和多階斯托克斯光,為通過(guò)二階非線性光學(xué)變頻獲得多種可見(jiàn)光波長(zhǎng)激光提供了基礎(chǔ),可滿足一些領(lǐng)域?qū)Χ喾N波長(zhǎng)激光的應(yīng)用需求,在激光醫(yī)療、激光顯示、光譜成像和生物光子學(xué)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。釩酸鹽晶體具有優(yōu)異的受激拉曼散射特性,是釹離子激光驅(qū)動(dòng)的重要固體拉曼增益介質(zhì)。簡(jiǎn)要介紹了釩酸鹽晶體拉曼光譜特性以及相關(guān)拉曼激光研究現(xiàn)狀,隨后對(duì)近年來(lái)拉曼倍頻與和頻激光的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)基于拉曼選擇性混頻實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光波段可選激光技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用前景作了簡(jiǎn)要分析。 

【文章來(lái)源】：激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2020,57(07)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：12 頁(yè)

【部分圖文】：

YVO4晶體的拉曼頻移特性圖[16]

為了在較高的抽運(yùn)功率下實(shí)現(xiàn)更高的拉曼激光輸出功率，通�？刹捎面I合結(jié)構(gòu)的自拉曼晶體。圖2給出了本課題組曾設(shè)計(jì)的用于自拉曼激光的單端和雙端鍵合Nd…YVO4晶體。在設(shè)計(jì)雙端鍵合三段式自拉曼晶體時(shí)，中間的摻釹離子自拉曼晶體需根據(jù)其激光性能來(lái)設(shè)計(jì)；自拉曼晶體的抽運(yùn)光輸入端鍵合一段未摻雜的晶體以改善熱效應(yīng)；自拉曼晶體的另一端鍵合一段較長(zhǎng)的未摻雜晶體，作為拉曼增益介質(zhì)以提高拉曼變頻效率。自拉曼晶體兩端鍵合的基質(zhì)晶體不但可通過(guò)熱傳導(dǎo)幫助自拉曼晶體散熱，改善拉曼器件的熱效應(yīng)，而且可與自拉曼晶體一起作為拉曼增益介質(zhì)，增長(zhǎng)了拉曼作用介質(zhì)的長(zhǎng)度，有效提高拉曼變頻效率和輸出功率，從而降低激光閾值。而且晶體變長(zhǎng)后與冷卻的熱沉相互接觸面積增大，改善了晶體的冷卻效果。熱透鏡效應(yīng)的改善，又可降低對(duì)基波和拉曼光的衍射損耗，從而提高激光光束質(zhì)量。2011年，本課題組將該三段式鍵合晶體應(yīng)用于自拉曼倍頻，實(shí)現(xiàn)了高效的588nm黃光輸出[19]。2010年Du等[32]基于鍵合的Nd…YVO4晶體，在25 W抽運(yùn)功率和90kHz重復(fù)頻率下，獲得了平均輸出功率為3.1 W和轉(zhuǎn)換效率為12.4%的1176nm激光輸出。同年Fan等[33]報(bào)道了基于YVO4/Nd…YVO4/YVO4三段式鍵合的連續(xù)波拉曼，有效改善了熱效應(yīng)并降低了閾值，在25.5W的抽運(yùn)功率下實(shí)現(xiàn)了2.8W輸出功率和11%轉(zhuǎn)換效率的1175nm激光輸出。2019年，Chen等[34]報(bào)道了基于c切鍵合Nd…YVO4晶體的Cr4+…YAG被動(dòng)調(diào)Q拉曼，在20.6 W的抽運(yùn)功率下，實(shí)現(xiàn)了2.53 W輸出功率和12.3%轉(zhuǎn)換效率的1178nm激光輸出。3.3 二階Stokes激光的研究進(jìn)展

目前針對(duì)釩酸鹽晶體拉曼腔內(nèi)混頻用到的常見(jiàn)二階非線性光學(xué)晶體主要有LBO、BBO和KTP三種，相位匹配方式主要包括溫度匹配和角度匹配。表4給出了利用SNLO軟件對(duì)各個(gè)晶體的相位匹配參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果。針對(duì)混頻實(shí)現(xiàn)單個(gè)波長(zhǎng)的輸出，不同晶體各有優(yōu)缺點(diǎn)。利用溫度調(diào)節(jié)的LBO和角度調(diào)節(jié)的BBO晶體可能輸出盡量多波長(zhǎng)的可見(jiàn)激光。BBO晶體在近紅外波段的選擇性混頻相位匹配的容忍溫度大，對(duì)溫度不敏感，而對(duì)角度比較敏感，利用適合采用角度調(diào)節(jié)的臨界相位匹配技術(shù)進(jìn)行拉曼選擇性混頻。LBO晶體角度調(diào)節(jié)的臨界相位匹配需要改變的角度較大，對(duì)溫度較為敏感，適合溫度調(diào)節(jié)的LBO晶體非臨界相位匹配技術(shù)具有沒(méi)有走離角、可通過(guò)增加晶體長(zhǎng)度來(lái)提高轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)點(diǎn)，但需要實(shí)現(xiàn)對(duì)LBO晶體在很大的范圍（如-1～149℃）的溫度調(diào)節(jié)，這不但對(duì)溫控設(shè)備提出了挑戰(zhàn)，而且存在溫度切換直到穩(wěn)定下來(lái)的速度比較慢的問(wèn)題。相較于溫度調(diào)節(jié)的非臨界相位匹配技術(shù)，BBO晶體臨界相位匹配技術(shù)雖然存在較大走離角，影響了轉(zhuǎn)化效率，但其只需微調(diào)晶體角度2.5°以內(nèi)即可輸出5個(gè)不同波長(zhǎng)的激光，切換起來(lái)更加方便快捷。同時(shí)BBO晶體的有效非線性光學(xué)系數(shù)（2.0pm/V）較大，比LBO晶體（0.84pm/V）高出一倍以上，可在一定程度上彌補(bǔ)走離角的不足。所以實(shí)驗(yàn)室以BBO晶體為主開(kāi)展相關(guān)研究。5.2 連續(xù)波拉曼混頻波長(zhǎng)可選激光

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]Nd：LuVO4晶體特性及其全固態(tài)激光器研究[D]. 劉鳳芹.山東大學(xué) 2007

碩士論文
[1]拉曼倍頻黃光激光器的研究[D]. 劉波.山東大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3335877