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LD端面泵浦nd：gdvo4晶体热效应研究

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LD端面泵浦Nd：GdVO4晶体热效应研究

作者：邹晶山东大学

学位级别：硕士

LD泵浦的固体激光器具有全固化、体积小、泵浦效率高等特点，因其在通讯、工业、军事、医疗等领域有着广泛的应用前景，倍受人们的关注。端面泵浦是当前获得高效率高功率输出固体激光器最为常用的方法。然而，当激光器高功率运转时，部... 详细信息

LD泵浦的固体激光器具有全固化、体积小、泵浦效率高等特点，因其在通讯、工业、军事、医疗等领域有着广泛的应用前景，倍受人们的关注。端面泵浦是当前获得高效率高功率输出固体激光器最为常用的方法。然而，当激光器高功率运转时，部分泵浦功率转换成热功率，导致晶体内部温度空间分布的不均匀，进而引起热致折射率变化，热致双折射、热应力及晶体端面的热致形变等热效应，尤其是在端面泵浦的固体激光器中热效应尤为明显。激光晶体的热效应几乎影响到激光器性能的各个方面，成为实现激光器大功率化的最终限制因素。近年来，随着固体激光技术的日益成熟，激光介质的热效应成为激光系统设计和优化时首要考虑的因素之一。因而，研究LD端面泵浦固体激光器激活介质的热效应，具有重要的意义。 nd：gdvo晶体作为一种新的激光晶体，与传统的nd：YVO和nd：YAG相比，nd：gdvo具有更大的808nm吸收截面和1064nm的发射截面以及更大的热导率，因而更适合用于大功率的固体激光器的激活介质。目前对以该晶体为激活介质的激光器的研究已经取得了丰富的成果，但对其热效应的研究尚未见相关报道。本文从研究固体激光器热效应的基本手段出发，采用一种研究LD端面泵浦固体激光器中晶体热透镜效应更加有效可行的新方法，将其应用于nd：gdvo固体激光器，得出了nd：gdvo晶体热透镜焦距的变化规律，主要内容如下： 1．利用国际上流行的CCD探测法测量了LD端面泵浦固体激光器nd：gdvo晶体的热焦距，实验规律与理论预测相符。 2．利用狭缝扫描法测量了LD端面泵浦固体激光器nd：gdvo晶体的热效应，与CCD探测法相比，该方法不受实验条件限制，且测量结果较为接近实际值。 3．从LD端面泵浦连续运转固体激光器速率方程出发，找到一种测量激

关键词：热效应 LD端面泵浦固体激光器 nd:gdvo4晶体

nd：YVO4和nd：gdvo4晶体自激活自拉曼转换激光器

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Nd：YVO4和Nd：GdVO4晶体自激活自拉曼转换激光器

作者：贾鹏山东大学

学位级别：硕士

受激拉曼散射是一种重要的变频方法，可以获得新的激光波长，大大拓宽激光的光谱范围。转换后的激光波长由抽运光的波长和拉曼介质决定。拉曼激光具有散射光光束质量好、脉宽窄、不需要相位匹配以及高的转换效率等多种优点。与传统的气... 详细信息

受激拉曼散射是一种重要的变频方法，可以获得新的激光波长，大大拓宽激光的光谱范围。转换后的激光波长由抽运光的波长和拉曼介质决定。拉曼激光具有散射光光束质量好、脉宽窄、不需要相位匹配以及高的转换效率等多种优点。与传统的气体和液体拉曼介质相比，固体拉曼介质具有粒子浓度大、体积小、拉曼增益系数大及热导性好等优点。已经有多种晶体被发现是优良的拉曼晶体，例如Ba(NO)、LiIO、SrWO、BaWO、KGd(WO)、YVO和gdvo晶体等。以晶体为拉曼介质的固体拉曼激光器结构紧凑，效率高，稳定性好，在信息、交通、测量、医疗、国防和工农业等领域都有重要的应用，是激光器件领域的研究热点。 nd：YVO晶体和nd：gdvo晶体是同构体，两种晶体具有受激发射截面大、吸收带宽比较宽、吸收系数高、线偏振输出等优点，已经被证明是优良的激光晶体。2001年，Kaminskii等人发现YVO晶体和gdvo晶体还是优良的拉曼晶体，提出nd：YVO晶体和nd：gdvo晶体可以作为自激活自拉曼晶体并可应用于可见光和近红外区域。本文以nd：YVO晶体和nd：gdvo晶体为自激活自拉曼晶体，实验方面系统地研究了这两种晶体的自激活自拉曼转换激光器的输出特性，研究了不同的脉冲重复率、输出镜透过率、饱和吸收体的小信号透过率、拉曼晶体的切割方向对拉曼光输出特性的影响;理论方面使用速率方程对主动调Q和被动调Q的自激活自拉曼转换激光器的特性进行了理论模拟，理论结果与实验结果大致相符。具体内容为：系统地研究了主动调Q的a-cut nd：YVO晶体自激活自拉曼转换激光器的特性。nd：YVO晶体同时作为激光晶体和拉曼晶体，使用不同透过率的输出镜，在不同的脉冲重复率下，得出了平均输出功率、脉冲宽度、脉冲能量和峰值功率随抽运功率的变化关系。典型的1064nm基频光和1176nm拉曼光脉冲的脉冲宽度分别为26.3ns和9.0ns。在脉冲重复率为20kHz，抽运功率为8.46W时，产生了平均功率为0.38W的1176nm光的输出，光-光转化效率为4.5％。使用速率方程对自激活自拉曼nd：YVO主动调Q激光器的输出特性进行了理论研究，把脉冲重复率为10kHz，20kHz，30kHz时的拉曼光的单脉冲能量和脉冲宽度的实验结果与理论结果进行比较，理论结果与实验结果大致地相符。系统地研究了主动调Q的c-cut nd：YVO晶体自激活自拉曼转换激光器的特性。使用不同透过率的输出镜，得出了不同的脉冲重复率下，平均输出功率、脉冲宽度、脉冲能量和峰值功率随抽运功率的变化关系。利用速率方程对c-cut nd：YVO晶体的拉曼光输出特性进行了分析比较。首次实现了主动调O的a-cut nd：gdvo晶体自激活自拉曼转换激光器在1173nm的运转，系统研究了LD抽运的主动调O的a-cut nd：gdvo晶体自激活自拉曼转换激光器的输出特性。nd：gdvo晶体同时作为激光晶体和拉曼晶体，利用声光调Q技术，产生了1173nm的拉曼激光。使用不同透过率的输出镜，在不同的脉冲重复率下，得出了平均输出功率、脉冲宽度、脉冲能量和峰值功率随抽运功率的变化关系。典型的1063nm基频光和1173nm拉曼光脉冲的脉冲宽度分别为33.0ns和13.8ns。在脉冲重复率为30kHz，抽运功率为9.6W时，产生了平均功率为0.8W的1173nm拉曼光，相应的光-光转化效率为8.3％。在脉冲重复率为10kHz，抽运功率为9.6W时，获得的最大单脉冲能量为70.7μJ，相应的峰值功率为5.2kW。利用速率方程对a-cut nd：gdvo晶体的拉曼光输出特性进行了分析比较。系统地研究了被动调O的c-cut nd：gdvo晶体自激活自拉曼转换激光器的特性。分别利用两块不同初始透过率的Cr：YAG晶体，研究和比较了nd：gdvo晶体自激活自拉曼转换激光器的输出特性。使用不同透过率的输出镜，得出了平均输出功率、脉冲宽度、脉冲重复率、脉冲能量和峰值功率随抽运功率的变化关系。当Cr：YAG的初始透过率为91％，抽运功率是5.7W时，得到拉曼光的最高平均输出功率为0.24W，相应的转换效率为4.2％。利用速率方程对被动调Q的c-cut nd：gdvo晶体自激活自拉曼转换激光器的输出特性进行研究，理论结果与实验结果大致相符。

关键词：固体激光器拉曼激光器受激拉曼散射 nd:YVO4 晶体 nd:gdvo4晶体主动调Q 被动调Q 速率方程

Casix面向固态激光器的nd：gdvo4晶体

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电子产品世界 2006年第03X期13卷 45-45页

Casix公司日前宣布推出用于固态激光器的掺钕钒酸钆（nd：gdvo4，Neodymium Doped Gadolinium Vanadate）激光晶体。nd：gdvo4晶体是理想的DPSS（二极管泵浦固态）微小型激光器的工作物质，具有高功率输出、高斜率效率、良好的热传导性... 详细信息

Casix公司日前宣布推出用于固态激光器的掺钕钒酸钆（nd：gdvo4，Neodymium Doped Gadolinium Vanadate）激光晶体。nd：gdvo4晶体是理想的DPSS（二极管泵浦固态）微小型激光器的工作物质，具有高功率输出、高斜率效率、良好的热传导性、低发射阈值以及高损坏阈值等特性。

关键词： nd:gdvo4晶体固态激光器小型激光器二极管泵浦高功率输出激光晶体工作物质 DPSS 斜率效率热传导性

nd:gdvo_4晶体Raman光谱理论计算和实验测量

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人工晶体学报 2004年第1期33卷 114-117页

作者：赵朋李峰夏海瑞济南大学理学院物理系济南250022 山东大学物理与微电子学院

根据商群对称性分析法对nd:gdvo4(简称NGV)晶体的Raman光谱做了理论计算,测量了NGV不同配置下的Raman光谱。商群对称性分析法得到的结果与实验测量相符。

关键词： nd:gdvo4晶体 Raman光谱激光晶体商群对称性分析法波长分辨率振动模

LD泵浦nd:gdvo_4晶体LBO三倍频紫外激光器

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光电子．激光 2005年第5期16卷 550-553页

作者：王云范秀伟彭倩倩刘杰何京良山东师范大学物理与电子科学学院济南250014

报道了二极管(LD)端面泵浦nd:gdvo4晶体腔外三倍频紫外激光器.利用声光调Q获得脉宽为25 ns、重复频率为20 kHz的355 nm紫外准连续激光输出.当泵浦功率为16 W时,用Ⅰ类相位匹配LBO晶体进行二倍频获得822 mW的绿光输出;此时用Ⅱ类相位匹配... 详细信息

报道了二极管(LD)端面泵浦nd:gdvo4晶体腔外三倍频紫外激光器.利用声光调Q获得脉宽为25 ns、重复频率为20 kHz的355 nm紫外准连续激光输出.当泵浦功率为16 W时,用Ⅰ类相位匹配LBO晶体进行二倍频获得822 mW的绿光输出;此时用Ⅱ类相位匹配LBO晶体进行三倍频获得266 mW的355 nm紫外激光输出,三倍频效率(1 064～355 nm)达到5.9%,输出功率抖动低于1.7%.

关键词： nd:gdvo4晶体紫外激光器三倍频 LD泵浦 LBO晶体连续激光输出相位匹配端面泵浦声光调Q 重复频率泵浦功率绿光输出倍频效率输出功率二极管二倍频脉宽抖动

激光二极管端泵平板nd:gdvo_4晶体热效应

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红外与激光工程 2011年第3期40卷 433-437页

作者：范婷高峰李金平石河子大学师范学院生态物理重点实验室/物理系新疆石河子832003 中国电子科技集团第三十九研究所陕西西安710065 西安建筑科技大学理学院陕西西安710055

以解析热分析理论为基础,建立了平板nd:gdvo4激光晶体在激光二极管阵列端面抽运时的导热微分方程。通过对方程的求解,得到了nd:gdvo4晶体内部温度场解析式和热透镜焦距随抽运光半径和功率变化的分布关系。温度场的数值模拟表明:当泵浦... 详细信息

以解析热分析理论为基础,建立了平板nd:gdvo4激光晶体在激光二极管阵列端面抽运时的导热微分方程。通过对方程的求解,得到了nd:gdvo4晶体内部温度场解析式和热透镜焦距随抽运光半径和功率变化的分布关系。温度场的数值模拟表明:当泵浦光功率P=30W、泵浦区域为1mm×1 mm时,晶体在x,y,z方向的最高相对温升分别为104 K、31 K和31.8 K;若令z=0和x=0,则xy和xz面处的温度场分布类似于倒鼻型,这两个面上最高相对温升均为104 K;若令x=0,则yz面上的温度场分布类似于波包,此面处最高的温升为31 K左右;热透镜焦距的数值模拟给出了热透镜效应随抽运光功率和泵浦光半径变化的趋势。此方法也可以应用于其他激光晶体的热问题研究中,为有效解决激光系统热问题提供了理论依据。

关键词：温度场热透镜焦距 nd:gdvo4晶体

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nd:gdvo_4晶体的光谱和激光特性

沈阳电力高等专科学校学报 2001年第3期3卷 54-56页

作者：武晓明张怀金济南交通高等专科学校信息工程系山东济南250023 山东大学晶体材料研究所山东济南250023

nd :gdvo4晶体的吸收谱和荧光谱表明 ,晶体在 80 8.5nm有吸收峰 ,其发射波长 91 2 .6nm ,1 0 63.1nm和 1 341 .3nm .晶体中掺nd浓度为 1 .5 6at%nd :gdvo4的4F3/ 2 荧光寿命为 1 0 0μs.用 3W激光二极管 (LD)泵浦 1mm厚的nd :gdvo4晶体 ... 详细信息

nd :gdvo4晶体的吸收谱和荧光谱表明 ,晶体在 80 8.5nm有吸收峰 ,其发射波长 91 2 .6nm ,1 0 63.1nm和 1 341 .3nm .晶体中掺nd浓度为 1 .5 6at%nd :gdvo4的4F3/ 2 荧光寿命为 1 0 0μs.用 3W激光二极管 (LD)泵浦 1mm厚的nd :gdvo4晶体 ,得到了 1 .72W、1 0 63nm和 80 0mW、1

关键词： nd:gdvo4晶体光谱激光特性固体激光器

氙灯抽运nd∶gdvo_4晶体的脉冲激光性能

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中国激光 2004年第3期31卷 262-264页

作者：潘雷侯学元李宇飞孙渝明张彪山东大学信息学院光学系山东济南250100

利用闪光灯作为抽运源研究了nd∶gdvo4晶体的脉冲激光性能。激光晶体样品尺寸为 4mm× 4mm× 6mm。当输出镜透过率T =15 % ,抽运能量为 6 .32J时 ,激光器静态输出能量为 31.7mJ。对T =7%的输出镜 ,抽运阈值为 0 .13J。用厚度为 1.5mm ,... 详细信息

利用闪光灯作为抽运源研究了nd∶gdvo4晶体的脉冲激光性能。激光晶体样品尺寸为 4mm× 4mm× 6mm。当输出镜透过率T =15 % ,抽运能量为 6 .32J时 ,激光器静态输出能量为 31.7mJ。对T =7%的输出镜 ,抽运阈值为 0 .13J。用厚度为 1.5mm ,小信号透过率为 5 4 .7%的Cr4+ ∶YAG晶体片实现了激光器的被动调Q运转 ,测得动态和静态激光能量输出之比约为 1∶3。在T =15 %的输出镜透过率下 ,当抽运能量为 3.89J和 6 .32J时 ,分别得到了脉冲宽度为 4 8.0ns和 39.

关键词：脉冲激光 Cr^4+:YAG nd:gdvo4晶体闪光灯被动调Q 氙灯抽运激光器

nd∶gdvo_4激光晶体的光谱性质和热学性质

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人工晶体学报 2003年第3期32卷 237-241页

作者：赵朋夏海瑞秦连杰孟宪林济南大学理学院物理系济南250022 山东大学物理与微电子学院济南250100 山东大学晶体材料国家重点实验室

用提拉法生长了nd∶gdvo4单晶 ,测量了其室温吸收谱和室温荧光谱 ,测量了其热扩散系数α和比热CP,从而得到了其热导率λ。可以看到nd∶gdvo4晶体的吸收波长在 80 8nm附近 ,与已经商品化的GaAlAsLD的发射波长能很好地匹配 ,从而增加了吸... 详细信息

用提拉法生长了nd∶gdvo4单晶 ,测量了其室温吸收谱和室温荧光谱 ,测量了其热扩散系数α和比热CP,从而得到了其热导率λ。可以看到nd∶gdvo4晶体的吸收波长在 80 8nm附近 ,与已经商品化的GaAlAsLD的发射波长能很好地匹配 ,从而增加了吸收效率 ,并且nd∶gdvo4晶体具有较高的热导率 ,有望在高功率的激光系统中获得应用。所以nd∶gdvo4晶体是理想的激光材料。

关键词： nd:gdvo4晶体激光晶体光谱性质热学性质热导率