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nd:KY(WO_4)_2、nd:KG(WO_4)_2晶体光谱性能研究比较

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人工晶体学报 2007年第2期36卷 475-479页

作者：郭丽花杨文琴冯尚源福建师范大学物理与光电信息科技学院福州350007 福建师范大学化学与材料学院福州350007

在室温下测试了nd:KYW(nd:KY(WO4)2)、nd:kgw(nd:KG(WO4)2)晶体的吸收光谱,有相似性,这是由于结构相似。吸收峰位置稍有偏移,因为nd3+离子进入晶体取代离子的半径不同,晶格对nd3+跃迁影响大小不同。根据J-O理论计算的晶场强度参数反映... 详细信息

在室温下测试了nd:KYW(nd:KY(WO4)2)、nd:kgw(nd:KG(WO4)2)晶体的吸收光谱,有相似性,这是由于结构相似。吸收峰位置稍有偏移,因为nd3+离子进入晶体取代离子的半径不同,晶格对nd3+跃迁影响大小不同。根据J-O理论计算的晶场强度参数反映了它们性质的炯异。同时测试的偏振吸收光谱,表明了明显的偏振性,不同的偏振有不同性质,同一偏振两晶体的性质存有差异。

关键词： nd:KYW晶体 nd:kgw晶体吸收光谱偏振吸收光谱 J-O理论

部分矾酸盐与kgw系列晶体的拉曼激光特性研究

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部分矾酸盐与KGW系列晶体的拉曼激光特性研究

作者：杨红伟山东师范大学

学位级别：硕士

一般情况下发展新的激光波长,通常有两种方法:一是需要研制新的激光工作物质;二是通过非线性晶体的非线性极化效应来产生激光频率变换。通常所用的变频方式是倍频、和频、差频、光参量放大及受激拉曼散射等。自激光出现以后,受激拉曼散... 详细信息

一般情况下发展新的激光波长,通常有两种方法:一是需要研制新的激光工作物质;二是通过非线性晶体的非线性极化效应来产生激光频率变换。通常所用的变频方式是倍频、和频、差频、光参量放大及受激拉曼散射等。自激光出现以后,受激拉曼散射的研究日趋成熟,并且出现了各种各样的拉曼激光器。拉曼光具有光束质量好、脉宽窄、不需要进行相位匹配等优点。拉曼激光器的核心是拉曼介质,拉曼介质分气体、液体、固体三种。由于固体拉曼介质的离子浓度大、体积小、导热性好等特点,从上世纪80年代以来,固体拉曼激光器的研究越来越受到重视。现在固体拉曼激光器常用的拉曼介质主要是矾酸盐与钨酸盐系列晶体,该类晶体具有拉曼频移大、转换效率高等优点。本文以nd:YVO、nd:GdVO矾酸盐类晶体和nd:kgw、Yb:kgw钨酸盐类晶体作为拉曼介质,系统地做了主动与被动调Q脉冲激励的内腔式自拉曼、它拉曼激光特性实验研究。主要内容是: 1、系统地研究了LD端面泵浦a-cut的nd:YVO晶体1174 nm自拉曼激光器。在声光调Q模式下,运用内腔工作方式,获得晶体工作的最佳重复频率为19 kHz,并在此条件下研究了激光器的输出特性。当泵浦光达到4 W时得到拉曼光平均输出功率为197 mW,斜效率为15.6%,相应脉宽为26 ns,单脉冲能量为10.4μJ,峰值功率397.5 W。 2、运用nd:YVO晶体的实验装置,研究了a-cut的nd:GdVO晶体的一阶Stokes自拉曼激光特性。在声光调Q模式下,做了内腔式拉曼激光器,实验获得最佳的工作重复频率为18 kHz,由此条件下测得:在泵浦光功率为3.5 W时,拉曼光平均输出功率为423 mW,斜效率为25%,相应脉宽为28.1 ns,峰值功率为836 W,单脉冲能量为23.5μJ。 3、在声光调Q模式下,运用a-cut nd:YVO晶体作为激光晶体,研究了b-cut拉曼介质nd:kgw在不同通光方向上的拉曼性能。当通光方向为P[gg]P时,768 cm振动模起作用,拉曼光为1160 nm。通过实验确定最佳的重复频率为18 kHz,在此条件下,当泵浦功率为4.3 W时得到拉曼输出功率为321 mW,脉宽31.1 ns,相应的斜效率为33.9%,单脉冲能量为17.8μJ。当通光方向为P[mm]P时,901 cm振动模起作用,拉曼光为1178 nm。实验中得到最佳输出重复频率同样为18 kHz,在此条件下,当泵浦光为4.8 W时得到342 mW的拉曼输出,脉宽为24.9 ns,相应的斜效率为28.2%,单脉冲能量19μJ。 4、运用nd:YAG/Cr:YAG激光器泵浦nd:kgw晶体,做了P[mm]P通光方向下一阶Stokes 1178 nm的拉曼激光性能研究,实验中运用不同透过率的输出镜,在T=34.6%的输出镜下得到输出功率为336 mW,斜效率为9.85%,单脉冲能量为36.5μJ,脉宽为1.65 ns。T=3.1%输出镜下平均输出功率分别为171 mW,脉宽为4.8 ns,单脉冲能量为17.1μJ,对应斜效率5.5%。 5、本章以V:YAG为饱和吸收体,研究了LD端面泵浦Yb:kgw晶体腔内一阶Stokes 1152 nm自拉曼激光器的性能。得到78%的晶体吸收效率,33.7%的基频光与泵浦光功率转换效率。在9.68 W泵浦功率下得到拉曼输出为229 mW,相应斜效率5.9%,13.4 kHz重复频率下拉曼光的脉宽为4.6 ns。

关键词：全固态拉曼激光器 nd:YVO4晶体 nd:GdVO4晶体 nd:kgw晶体 Yb:kgw晶体

闪光灯抽运的nd∶kgw和nd∶YAG激光器的性能比较

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光学学报 2002年第1期22卷 58-61页

作者：毛艳丽邓佩珍李成富干福熹中国科学院上海光学精密机械研究所

用重复频率 1Hz、脉冲宽度 12 0 μs的闪光灯侧面抽运 ,在相同的实验条件下 ,对比了nd∶kgw晶体与nd∶YAG晶体的激光性能。在自由运转时 ,分别获得 1 0 %和 0 44 %的斜率效率和 0 5 4J、0 .76J的外推阈值能量 ,获得的最大输出能量为 3... 详细信息

用重复频率 1Hz、脉冲宽度 12 0 μs的闪光灯侧面抽运 ,在相同的实验条件下 ,对比了nd∶kgw晶体与nd∶YAG晶体的激光性能。在自由运转时 ,分别获得 1 0 %和 0 44 %的斜率效率和 0 5 4J、0 .76J的外推阈值能量 ,获得的最大输出能量为 384mJ和 16 5mJ。调Q运转时 ,nd∶kgw激光器与nd∶YAG激光器的斜率效率分别是0 16 %和 0 0 7% ,阈值能量为 5 9J和 12 5J。

关键词：激光器闪光灯抽运 nd:kgw晶体 nd:YAG晶体比较研究激光性能

nd^(3+):KGd(WO_4)_2晶体生长及激光性能

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长春理工大学学报（自然科学版） 2005年第2期28卷 84-86,83页

作者：张礼杰王英伟雷鸣李俊李建利王宇明刘景和长春理工大学材料与化工学院长春130022

本文采用泡生法生长出nd3+:KGd(WO4)2晶体,nd3+浓度3·2at.%。测试了其吸收光谱及荧光光谱,通过计算获得808nm吸收截面为0·6799×10-20cm2;荧光输出波长为1068nm和1351nm。在激光实验中,当LD泵浦源输出功率为900mW时,获得1064nm、326m... 详细信息

本文采用泡生法生长出nd3+:KGd(WO4)2晶体,nd3+浓度3·2at.%。测试了其吸收光谱及荧光光谱,通过计算获得808nm吸收截面为0·6799×10-20cm2;荧光输出波长为1068nm和1351nm。在激光实验中,当LD泵浦源输出功率为900mW时,获得1064nm、326mW的激光输出,斜效率62.7%,水平和垂直两个方向上光束传输因子M2均小于1·2。经倍频获得532nm的绿光。用Cr:LuAG作为可饱和吸收体进行调Q实验,重复频率为15kHZ时,脉冲宽为170ns。

关键词： nd:kgw晶体泡生法 LD泵浦激光性能

LD谐振泵浦GdVO4拉曼频移激光器的优化设计

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LD谐振泵浦GdVO4拉曼频移激光器的优化设计

作者：王铁哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

全固态黄光激光器在医疗、信息存储、水下探测等领域具有极高的应用价值。然而，目前很难通过固体增益介质直接产生此波段的激光。拉曼频移技术是丰富和拓展全固态激光波长的有效手段之一。利用一阶斯托克斯效应，可将1.06μm的nd3+激... 详细信息

全固态黄光激光器在医疗、信息存储、水下探测等领域具有极高的应用价值。然而，目前很难通过固体增益介质直接产生此波段的激光。拉曼频移技术是丰富和拓展全固态激光波长的有效手段之一。利用一阶斯托克斯效应，可将1.06μm的nd3+激光频移到1.17μm，再通过倍频或和频技术即可得到560～600nm波段的黄光输出。因此，对1.17μm全固态拉曼频移激光的研究显得十分重要。本文对基于GdVO4晶体的1.17μm内腔式拉曼频移激光器，进行了系统的优化设计，主要包括以下四个方面的内容：首先，a)在不考虑浓度猝灭的条件下，根据速率方程理论对谐振泵浦理论进行了推导，得到了泵浦阈值及输出功率表达式，为激光晶体和谐振腔的优化打下了基础;b)在考虑受激拉曼散射项的情况下，对内腔式拉曼激光器进行了理论分析，并模拟了损耗比K、归一化拉曼增益系数M和基频光与拉曼光光斑面积比A对拉曼粒子数的影响。其次，对nd:kgw晶体的热效应进行了模拟分析。根据晶体形状，建立了符合实际的热模型，并利用MATLAB软件，基于有限差分法对热平衡条件下的热传导方程进行了求解，模拟了808nm间接泵浦与880nm直接泵浦条件下的温度场情况，讨论了晶体浓度和泵浦光斑半径对温度分布的影响，探讨了折射率变化和端面相变对晶体热焦距的影响。再次，对激光器各单元进行了优化设计。 a)对nd:kgw晶体的掺杂浓度和晶体长度进行了优化;b)对LD光纤耦合输出的泵浦光斑半径进行了优化，采用双平凸透镜耦合系统，分析了透镜焦距f1、f2和透镜间距d等参数对输出光斑半径的影响;c)考虑晶体热效应，对腔长进行了优化。最后，分别以nd:LuVO4和nd:kgw作为激光晶体，未掺杂GdVO4作为拉曼晶体，采用内腔式拉曼结构，对1.06μm基频光频移至1.17μm的输出特性进行了研究，得到了5ns拉曼脉冲宽度，光斑质量较好。

关键词：受激拉曼散射 LD谐振泵浦 nd:kgw晶体固体激光器

LD端面泵浦nd:kgw激光器热效应的理论与实验研究

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LD端面泵浦Nd:KGW激光器热效应的理论与实验研究

作者：刘树山山东师范大学

学位级别：硕士

激光二极管(LD)泵浦的全固态激光器是新一代理想的相干光源,因具有效率高,结构紧凑,输出稳定、寿命长等优点和广阔的应用前景,近几年备受国内外激光界重视。本论文以nd:kgw晶体为研究对象,从理论和实验两方面研究了全固态nd:kgw激光器... 详细信息

激光二极管(LD)泵浦的全固态激光器是新一代理想的相干光源,因具有效率高,结构紧凑,输出稳定、寿命长等优点和广阔的应用前景,近几年备受国内外激光界重视。本论文以nd:kgw晶体为研究对象,从理论和实验两方面研究了全固态nd:kgw激光器的热效应和激光输出特性。其主要内容概括为: 1.简要介绍了LD泵浦激光器的主要性质、优点、应用以及发展现状;概述了激光晶体在抽运过程中普遍表现出的热效应以及解决方法;说明了LD端面泵浦nd:kgw激光器热效应的研究背景和意义。 2. LD端泵矩形截面nd:kgw激光晶体热效应基本理论的分析。根据nd:kgw晶体热传导各向异性的特点,建立了晶体的热传导模型,对LD端泵nd:kgw晶体的热效应进行了详细的理论模拟和实验研究;通过合理的求解泊松方程,得到晶体内部温度分布图,计算了nd:kgw晶体由端面形变引起的光程差和总的光程差,进而计算出不同抽运功率下的热焦距。计算结果表明,当抽运功率10W,抽运光斑半径ωp=350μm时,激光晶体端面温度最高达到了255℃.由端面形变引起的光程差占总光程差的74%,说明对于nd:kgw晶体端面形变是导致热透镜效应的主要因素。并分析了不同掺杂浓度和泵浦光斑半径对nd:kgw晶体热效应的影响。 3. LD端泵矩形截面nd:kgw激光晶体热效应的实验研究。基于谐振腔的稳定性理论,实验测量了LD端泵nd:kgw激光器的热焦距,与理论值比较吻合;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;在热效应研究成果的基础上,优化谐振腔参数、合理设计腔型,通过实验对LD端面泵浦nd:kgw激光器的基频1064nm输出进行了系统研究,分析了不同掺杂浓度、不同的输出镜透过率、不同的泵浦光斑半径对基频1064nm光输出特性的影响。最后在泵浦功率为3.14W时,得到1.24W的1064nm连续波输出,光—光转化效率为38.9%,斜效率为41.8%。 4. LD端泵nd:kgw/KTP腔内倍频激光器的理论和实验研究。在直腔倍频实验中,当抽运功率为3.13W时,获得了153mW的绿光输出,光—光转化效率为4.9%,抽运阈值为185mW;为了进一步提高绿光转化效率,根据ABCD矩阵,计算了谐振腔参数,选取了更有利压缩KTP上光斑半径的V腔进行倍频。当泵浦光功率为3.13W时,获得了231mW的绿光,泵浦光到绿光的转换效率为7.4%,泵浦光阈值功率约为288mW;与上面直腔倍频实验结果进行对比发现,采用V型谐振腔压缩倍频晶体内的光束尺寸,提高了功率密度。最终导致倍频光输出功率增加,使光—光转化效率提高了2.5个百分点。 5. LD端泵nd:kgw晶体Cr:YAG被动调Q的理论和实验研究。给出了Cr:YAG被动调Q的理论模型,数值求解LD端泵nd:kgw晶体Cr:YAG被动调Q的速率方程组,获得了输出激光的脉冲宽度、峰值功率及单脉冲能量随泵浦功率的变化特性,模拟了1064nm激光的输出波形,所得结果与实验较为吻合;泵浦功率为3W时,实验获得了脉宽为57.6ns,重复频率为21.32KHz,峰值功率为312W的输出脉冲。

关键词：全固态激光器 nd:kgw晶体热效应端面形变热焦距倍频被动调Q

LD端面泵浦nd：kgw激光器热效应的理论研究

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红外 2008年第6期29卷 31-35页

作者：刘树山刘敏李雷陈飞王伟卫刘杰山东师范大学物理与电子科学学院山东济南250014

通过建立晶体的热传导模型,合理设定边界条件和求解泊松方程,得到了晶体内部的温度分布图。进而计算了nd:kgw晶体由端面形变引起的光程差和总的光程差,同时得到了不同抽运功率下的热焦距。计算结果表明,nd:kgw晶体的热效应十分严重,晶... 详细信息

通过建立晶体的热传导模型,合理设定边界条件和求解泊松方程,得到了晶体内部的温度分布图。进而计算了nd:kgw晶体由端面形变引起的光程差和总的光程差,同时得到了不同抽运功率下的热焦距。计算结果表明,nd:kgw晶体的热效应十分严重,晶体的端面形变是导致热透镜效应的主要因素。

关键词：端面泵浦 nd:kgw晶体泊松方程热效应端面形变热焦距