發(fā)布時間：2021-11-16 13:28

　　本文采用包含有非線性晶體的四鏡8字環(huán)形諧振腔結(jié)構(gòu),通過選取輸出耦合鏡的透射率和分析鋱鎵石榴石（TGG）晶體熱透鏡效應(yīng)的影響,實(shí)現(xiàn)了輸出功率達(dá)雙10瓦級具有相位關(guān)聯(lián)特性的單頻連續(xù)波1 064/532nm雙波長激光器。實(shí)驗(yàn)中通過采用透射率為4%的輸出耦合鏡和長度為20 mm的三硼酸鋰（LBO）晶體,實(shí)現(xiàn)了輸出功率分別為11.30 W和11.23 W的1 064/532nm雙波長激光輸出,線寬分別為165kHz和330kHz,對應(yīng)的長期功率穩(wěn)定性在3小時內(nèi)分別優(yōu)于±0.68%和±0.56%,光束質(zhì)量因子M2均小于1.1。該種具有相位關(guān)聯(lián)特性的雙波長激光器可以用來制備穩(wěn)定的雙色光阱和泵浦多個光學(xué)參量（OPO）實(shí)現(xiàn)多組份糾纏態(tài)光場的產(chǎn)生。 

【文章來源】：量子光學(xué)學(xué)報(bào). 2017,23(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖２輸出耦合鏡透射率隨泵浦功率的變化Ｆｉｇ．２Ｏｕｔｐｕｔｃｏｕｐｌｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ（ｔ）

ｔ與泵浦功率Ｐｉｎ之間的變化關(guān)系，如圖２所示。從圖２中可以看出，在非線性轉(zhuǎn)化因子一定的情況下，隨著泵浦功率的增大，輸出耦合鏡的透射率也必須相應(yīng)增大，才能保證基頻光和倍頻光的輸出功率相當(dāng)。當(dāng)注入諧振腔的泵浦功率為７４Ｗ左右時，對應(yīng)的具有相位關(guān)聯(lián)特性的等功率雙波長激光器的輸出耦合鏡的透射率應(yīng)該在３．７％左右進(jìn)行選擇。Ｆｉｇ．３Ｏｕｔｐｕｔｃｏｕｐｌｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｖｅｒｓｕｓｔｈｅｆａｃｔｏｒｏｆｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ．圖３輸出耦合鏡透射率ｔ隨非線性轉(zhuǎn)化因子的變化同時，當(dāng)泵浦功率一定時，利用公式（４）我們也可以分析輸出耦合鏡的透射率ｔ與非線性轉(zhuǎn)化因子之間的關(guān)系，如圖３所示。同樣，在泵浦功率一定的條件下，輸出耦合鏡的透射率隨著非線性轉(zhuǎn)化因子的增大而增大。當(dāng)所選取的非線性晶體的溫度處于最佳相位匹配溫度時，我們可以確定輸出耦合鏡的透射率。另外，激光器在高功率泵浦條件下，除了增益晶體具有嚴(yán)重的熱透鏡效應(yīng)外，組成光學(xué)單向器的ＴＧＧ晶體對基頻光的吸收同樣會產(chǎn)生嚴(yán)重的熱透鏡效應(yīng)［６］，其將會和增益晶體的熱透鏡效應(yīng)一起影響著激光器的輸出功率和運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。然而，在實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，通過增大輸出耦合鏡的透射率，可有效減緩ＴＧＧ晶體的熱透鏡效應(yīng)，進(jìn)而減緩其對激光器運(yùn)轉(zhuǎn)效率和穩(wěn)定性的影響。ＴＧＧ晶體的熱透鏡焦距可以表示為：ｆ＝Ｋｃω２Ｔγω２Ｉｄｎｄｔ１１－ｅｘｐ（１－αｌ）（５）其中，ＫＣ為ＴＧＧ晶體的熱傳導(dǎo)系數(shù)，ｄｎｄｔ為ＴＧＧ·２９２·量子光學(xué)學(xué)報(bào)２３

Ｆｉｇ．４ＴｈｅｒｍａｌｆｏｃａｌｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅＴＧＧｃｒｙｓｔａｌｖｅｒｓｕｓｔｈｅｏｕｔｐｕｔｃｏｕｐｌｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．圖４ＴＧＧ晶體的特透鏡焦距隨輸出耦合鏡的透射率的變化。晶體的熱光系數(shù)，γ為ＴＧＧ晶體的熱轉(zhuǎn)化系數(shù)，ω和ωＴ為基頻光在增益晶體和ＴＧＧ晶體處的束腰半徑，α為ＴＧＧ晶體對腔內(nèi)基頻光的吸收系數(shù)，ｌ為ＴＧＧ晶體的長度。依據(jù)文獻(xiàn)［６］可知，ωＴω的比值近似為１，通過將激光器的參數(shù)和ＴＧＧ晶體的參數(shù)（ＫＣ＝７．４Ｗｍ－１·Ｋ－１，ｄｎｄｔ＝２０×１０－６Ｋ－１，α＝０．００３ｃｍ－１，ｌ＝８ｍｍ，γ＝１）代入公式（５）可以清楚的看到輸出耦合鏡的透射率對ＴＧＧ晶體熱效應(yīng)的影響，如圖４所示。從圖４中可以清楚地看出，當(dāng)輸出耦合鏡的透射率由０～１２％變化時，ＴＧＧ晶體的熱透鏡焦距由３００ｍｍ變化為６５１ｍｍ。也就是說，增加輸出耦合鏡的透射率，可有效減緩ＴＧＧ晶體的熱透鏡效應(yīng)。當(dāng)我們選取輸出耦合鏡的透射率為４％時，ＴＧＧ晶體的熱透鏡焦距為４２７ｍｍ。３實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果分析基于以上分析，實(shí)驗(yàn)中選取輸出耦合鏡的透射率為４％（Ｔ１０６４ｎｍ＝４％；Ｔ５３２ｎｍ＞９５％），非線性晶體ＬＢＯ的長度為２０ｍｍ。當(dāng)非線性晶體的溫度處于最佳相位匹配溫度１４９．０℃時，記錄了１０６４（ａ）／５３２ｎｍ（ｂ）激光器的輸出功率隨泵浦功率的變化趨勢，由圖５可以看出該雙波長激光器的泵浦閾值為３０Ｗ，在注入泵浦功率為７４Ｗ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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