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高效率880nm直接泵浦腔内倍频Nd:GdVO4-LBO 670nm红光激光器

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高效率880nm直接泵浦腔内倍频Nd:GdVO4-LBO 670nm红光激光器

作者：刘志腾长春理工大学

学位级别：硕士

全固态激光器（Diode Pumped Solid State Laser, DPSSL）的泵浦源和工作物质都是固体材料,其中泵浦源是半导体激光二极管（LD）。热效应是影响全固态激光器发展的瓶颈。为了获得高功率、高效率和高光束质量的DPSSL,本文提出了一种可从... 详细信息

全固态激光器（Diode Pumped Solid State Laser, DPSSL）的泵浦源和工作物质都是固体材料,其中泵浦源是半导体激光二极管（LD）。热效应是影响全固态激光器发展的瓶颈。为了获得高功率、高效率和高光束质量的DPSSL,本文提出了一种可从根本上解决全固态激光器热效应的方案,即直接泵浦技术。这种泵浦方式可以有效地减少斯托克斯因子损耗,并且可以最大限度的降低热沉积。目前,Nd:GdVO4(（矾酸钆）是钒酸盐晶体中热导率最高的激光晶体,虽然它的热导率与Nd:YAG晶体相似,但是它的吸收截面比Nd:YAG晶体大的多。特别是它能掺杂较高浓度的钕离子而不产生荧光浓度淬灭,因此引起人们的特别关注。为此,本文对其进行了深入的研究,主要有以下几个方面的工作： 1.简单介绍了全固态激光器的主要特性、优势、应用及发展现状;同时对直接泵浦的发展进行了概述。对全固态激光器中比较常见的固体激光材料的特点进行了对比。 2.从理论上讨论了直接泵浦和间接泵浦的区别,以及直接泵浦在减少热效应上的优势。在连续端面泵浦四能级系统模型的基础上,比较了直接泵浦和间接泵浦的激光性能。 3.对直接端面泵浦Nd:GdVO4激光器热效应进行研究,介绍并分析了热效应的产生机制,通过与间接泵浦方式对比阐明直接泵浦可以更好的减小热效应。 4.实验分析了激光二极管泵浦Nd:GdVO4晶体,利用Nd:GdVO4晶体的4F3/2→4I113/2跃迁获得1340nm激光连续输出,在室温下,用LBO晶体Ⅰ类临界相位匹配通过腔内倍频获得高效、紧凑的红色激光输出,输出波长为670nm。与808nm激光二级管在高吸收能级4F5/2上泵浦获得的结果比较,证明880nm波长泵浦的优势。

关键词：直接泵浦 Nd:GdVO4晶体热补偿腔内倍频红光激光器

LD端面泵浦的大功率Nd:YVO4腔内倍频绿光激光器的研究

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LD端面泵浦的大功率Nd:YVO4腔内倍频绿光激光器的研究

作者：张立文郑州大学

学位级别：硕士

激光二极管(Laser Diode，简称LD)泵浦的固体激光器由于具有高效率、结构紧凑、输出稳定、长寿命和全固态等独特的优点，在军事、工业、医学和科研等方面具有广泛的用途，近年来成为国际激光领域的研究热点。尤其是大功率红绿蓝三基色... 详细信息

激光二极管(Laser Diode，简称LD)泵浦的固体激光器由于具有高效率、结构紧凑、输出稳定、长寿命和全固态等独特的优点，在军事、工业、医学和科研等方面具有广泛的用途，近年来成为国际激光领域的研究热点。尤其是大功率红绿蓝三基色激光器，在大屏幕、高清晰彩色显示方面有着巨大的应用前景。但是国内对LD端面泵浦的高功率倍频激光器的研究与国外差距很大。本论文对LD端面泵浦Nd∶YVO／KYP腔内倍频532nm绿光在大功率运转下进行了理论分析和实验研究;在泵浦功率为24.56W时，获得了4.68W的532nm绿光输出。论文的主要内容可归结为以下几个方面： 1、论文概述了LD泵浦固体激光器的发展历史、发展趋势，及国内外LD端面泵浦的Nd∶YVO晶体腔内倍频绿光激光器的最新研究状况;并对适合LD泵浦的晶体进行了总结和分类，最后分析了目前LD泵浦固体激光器的研究热点和应用前景。 2、以空间相关的四能级速率方程理论为基础，对LD端面泵浦的固体激光器输出特性进行了理论分析：从泵浦光的聚焦位置、光束发散角，泵浦光、振荡光光斑大小和输出耦合率等方面对腔模匹配进行了讨论和数值模拟;并对腔内二次倍频特性进行了理论分析和数值模拟，为实验研究提供了理论依据。 3、针对大功率端面泵浦条件设计了热稳折叠腔。根据激光晶体热效应模型，从热透镜效应和热致损耗两方面分析了晶体热效应随着泵浦功率的变化及对大功率固体激光器的影响;得到等效薄透镜模型和适当增大泵浦光光斑和减小泵浦光密度减小晶体热效应的谐振腔设计原则。根据热稳腔设计原则，利用薄透镜模型和标准传输矩阵理论，对谐振腔参数进行了数值计算，设计了能克服热效应影响、不含任何附加像散补偿元件、适合于大功率LD端面泵浦的热稳腔。 4、对大功率LD端面泵浦Nd∶YVO／KTP腔内倍频绿光激光器进行实验研究。分析了KTP晶体相位匹配特性，采用前面设计的适合于大功率LD端面泵浦的典型热稳腔，KTP晶体腔内倍频，获得高效、高功率、稳定的TEM模绿光输出。在尾纤输出泵浦功率为24.56W时，最大获得4.68W的532nm绿光输出，光— 光转换效率为19.06%。

关键词：激光二极管端面泵浦热效应 Nd:YVO4晶体腔内倍频 KTP晶体

小型化被动调Q腔内倍频晶体拉曼黄光激光器的研究

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小型化被动调Q腔内倍频晶体拉曼黄光激光器的研究

作者：王美芹烟台大学

学位级别：硕士

560nm～600nm:波长范围的黄光激光在信息存储、医疗、激光显示、军事、大气探测、DNA测序、通讯等领域有广泛的应用。由于常用的掺钕激光材料很难产生高效运转于1120nm～1200nm的激光,因而直接倍频掺钕材料激光器很难产生黄光激光。受... 详细信息

560nm～600nm:波长范围的黄光激光在信息存储、医疗、激光显示、军事、大气探测、DNA测序、通讯等领域有广泛的应用。由于常用的掺钕激光材料很难产生高效运转于1120nm～1200nm的激光,因而直接倍频掺钕材料激光器很难产生黄光激光。受激拉曼散射是一种三阶非线性效应,能够有效实现激光频率的转换。以晶体作为拉曼介质的晶体拉曼激光器可以将激光二极管(LD)泵浦掺钕材料得到的1.06μm附近的激光转换为1.18μm附近的激光,然后再经过腔内倍频晶体倍频,得到有效的590nm附近的黄光激光输出。近几年来,晶体拉曼黄光激光器以其结构紧凑、稳定性好、效率高等优点得到了广泛的关注,成为非线性光学和固体激光器领域的研究热点。受激拉曼散射效应具有多种优良的特性,如不需要相位匹配、散射光光束质量好、亮度高、相干性好、脉宽窄、转换效率高。此外,它还具有阈值性,即只有当基频光的强度或功率密度超过一定水平时,才会出现明显的受激拉曼散射效应。一般采用调Q技术来获得脉宽在数十纳秒乃至纳秒量级的高峰值功率的窄脉冲基频光,从而实现高效的受激拉曼散射频率转换。主动调Q是在谐振腔内加入声光或电光调制器,被动调Q是在谐振腔内加入饱和吸收体,不需要其他额外的驱动设备,具有简单、结构紧凑、成本低的优点。目前,通过被动调Q晶体拉曼激光器来获取黄光的研究报道较少。本论文首先对LD泵浦被动调Q Nd:GdVO4晶体自拉曼激光器和Nd:YVO4晶体自拉曼激光器进行了研究。在晶体自拉曼激光器中,一块晶体同时作为激光介质和拉曼介质,既完成受激辐射过程又完成受激拉曼散射过程,具有小型化、结构紧凑、腔内损耗小、阈值低等优点。实验中得到的1176nm拉曼光的最高平均功率为520mW,最高的LD到拉曼光的转换效率为10.3%,这是目前为止LD泵浦被动调Q Nd:GdVO4自拉曼激光器最高的平均输出功率和最高的泵浦光到拉曼光的转换效率。然后分别以Nd:YAG晶体作为激光介质,以SrWO4晶体作为拉曼介质,对LD泵浦被动调Q晶体拉曼激光器进行了研究。与自拉曼激光器相比,这种结构热透镜效应降低,而且易于优化。在泵浦功率为6.3W时,得到的1180nm拉曼光的平均输出功率为800mW,相应的从泵浦光到拉曼光的转换效率为12.7%,这是目前为止LD泵浦Cr:YAG被动调Q内腔式拉曼激光器的最高转化效率。最后本论文对LD泵浦被动调Q腔内倍频拉曼黄光激光器进行了实验研究和理论分析,而且进行了理论优化。实验实现了LD泵浦被动调Q KTP腔内倍频Nd:YAG/SrWO4拉曼黄光激光器运转。当泵浦功率为6.6W时,得到的590nm黄光的平均输出功率为383mW,相应的从泵浦光到黄光转换效率为5.8%。我们依据实验条件,对考虑各激光束在腔内的横向和纵向分布的被动调Q腔内倍频晶体拉曼黄光激光器的速率方程进行了数值计算与分析,讨论了输入镜的曲率半径、腔内基频光的损耗、腔内拉曼光的损耗、饱和吸收体初始透过率、拉曼晶体长度与谐振腔光学腔长的比值以及倍频晶体长度与谐振腔光学腔长的比值这六个参数对黄光激光特性的影响,而且对这六个参数进行了优化分析。

关键词：受激拉曼散射被动调Q 相位匹配速率方程腔内倍频拉曼黄光激光器

氙灯泵浦新型晶体Nd∶S－VAP调Q激光器腔内倍频研究

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光学学报 1996年第12期16卷 1690-1694页

作者：赵圣之王青圃张行愚王松涛赵路孙连科张少军山东大学光学系山东大学晶体所

采用氙灯泵浦晶体Ｎｄ∶Ｓ－ＶＡＰ，ＫＴＰ晶体腔内倍频，实现了Ｎｄ∶Ｓ－ＶＡＰ晶体０．５３２５μｍ绿光激光ＢＤＮ染料片调Ｑ运转。测量了输出绿光激光的特性及不同腔长和染料片小信号透过率情况下的输出能量及脉冲宽度，给出了染... 详细信息

采用氙灯泵浦晶体Ｎｄ∶Ｓ－ＶＡＰ，ＫＴＰ晶体腔内倍频，实现了Ｎｄ∶Ｓ－ＶＡＰ晶体０．５３２５μｍ绿光激光ＢＤＮ染料片调Ｑ运转。测量了输出绿光激光的特性及不同腔长和染料片小信号透过率情况下的输出能量及脉冲宽度，给出了染料片调Ｑ腔内倍频的耦合波方程组，数值求解方程组。

关键词：晶体腔内倍频染料片调Q 激光器

凸-ARR非稳腔被动锁模和调Q激光的腔内倍频

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光电子．激光 2001年第6期12卷 556-558页

作者：吴逢铁张文珍华侨大学信息科学与工程学院福建泉州362011

采用凸 - ARR(抗共振环 )非稳谐振腔 ,BBO晶体作为腔内倍频元件 ,在 Nd:YAG被动锁模和 Nd:YAG,Cr4+ :YAG被动调 Q激光器中实现腔内倍频运转 ,分别获得了倍频能量转换效率为 6 3.6 %和31.5 %。实验结果指出 ,提高基波光功率密度可大大提... 详细信息

采用凸 - ARR(抗共振环 )非稳谐振腔 ,BBO晶体作为腔内倍频元件 ,在 Nd:YAG被动锁模和 Nd:YAG,Cr4+ :YAG被动调 Q激光器中实现腔内倍频运转 ,分别获得了倍频能量转换效率为 6 3.6 %和31.5 %。实验结果指出 ,提高基波光功率密度可大大提高脉冲激光的倍频能量转换效率。

关键词：锁模激光调Q激光 BBO晶体腔内倍频非稳腔被动锁模

激光二极管泵浦腔内倍频Nd:YVO_4/KTP绿光噪声研究

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光学学报 1998年第1期18卷 9-13页

作者：卢建仁牟晓东孔庆宇王长青邵宗书山东大学晶体材料研究所

从实验上测量了ＮｄＹＶＯ４／ＫＴＰ腔内倍频激光器绿光噪声和腔长、泵浦功率的变化关系，并从理论上进行了分析计算，找出了多纵模情况下影响绿光噪声大小的关键因素，理论计算与实验结果相一致。

关键词：激光二极管泵浦腔内倍频绿光噪声固体激光器

DH-LDA泵浦Nd:YAG激光器腔内倍频

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光学学报 1992年第10期12卷 865-868页

作者：马建伟周复正沈小华薛强张正泉李振华范琦康中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800 浙江大学光仪系杭州310027

用国产双异质结半导体激光列阵(DH-LDA泵浦Nd:YAG激光器进行腔内倍频,得到了0.6mW的535nm激光输出,倍频效率为2%;进行了不同脉宽,不同功率的高重复率泵浦实验,利用位相延迟匹配技术,得到了稳定的信频激光输出.分析计算了泵浦阈值,与实... 详细信息

用国产双异质结半导体激光列阵(DH-LDA泵浦Nd:YAG激光器进行腔内倍频,得到了0.6mW的535nm激光输出,倍频效率为2%;进行了不同脉宽,不同功率的高重复率泵浦实验,利用位相延迟匹配技术,得到了稳定的信频激光输出.分析计算了泵浦阈值,与实验结果基本一致.

关键词：腔内倍频泵浦激光器 DH-LDA

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腔内倍频蓝光激光器的稳定性研究

光学仪器 2004年第3期26卷 49-52页

作者：徐国雄黄震倪旭翔陆祖康浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心

对腔内倍频LD泵浦的Nd:YAG激光器的输出稳定性进行了分析,以二型匹配为例,尽管存在任意多个纵模,当腔内放置1/4波片,论证了当1/4波片的快轴与倍频晶体的E轴夹角为45°时,便可获得稳定的蓝激光输出。并用模简并和光子对易的观点分析了上... 详细信息

对腔内倍频LD泵浦的Nd:YAG激光器的输出稳定性进行了分析,以二型匹配为例,尽管存在任意多个纵模,当腔内放置1/4波片,论证了当1/4波片的快轴与倍频晶体的E轴夹角为45°时,便可获得稳定的蓝激光输出。并用模简并和光子对易的观点分析了上述方法的物理过程。

关键词：腔内倍频蓝光问题模简并稳定模式光子对易

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腔内倍频准连续紫外激光器的设计及实现

长春理工大学学报（自然科学版） 2016年第2期39卷 19-21页

作者：谈蕊钟小明河南省洛阳市电光设备研究所中国人民解放军63880部队

准连续紫外激光器在精密材料微加工、紫外固化、光刻蚀等领域有广泛的应用,目前,国内高功率准连续紫外激光器的研制尚处于起步阶段,在激光功率稳定、光束质量等方面存在挑战.设计了一套基于腔内倍频的准连续紫外激光器,以808nm半导体泵... 详细信息

准连续紫外激光器在精密材料微加工、紫外固化、光刻蚀等领域有广泛的应用,目前,国内高功率准连续紫外激光器的研制尚处于起步阶段,在激光功率稳定、光束质量等方面存在挑战.设计了一套基于腔内倍频的准连续紫外激光器,以808nm半导体泵浦Nd：YVO4晶体LBO紫外激光器,实现了波长为355nm的25~50kHz准连续紫外激光输出,激光器最高功率达3.48W,热效应得到了有效控制,光束质量较好.该研究结果将助于紫外高功率准连续激光器的商业化开发及应用.

关键词：准连续紫外激光器高功率腔内倍频