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yb:kluw晶体的连续波和声光调Q脉冲激光特性研究

Yb:KLuW晶体的连续波和声光调Q脉冲激光特性研究

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作者：曹枢旋青岛大学

学位级别：硕士

多年来,单斜结构的掺yb钾镥双钨酸盐晶体yb:kluw(yb:KLu(WO))因其优良的连续波、锁模和被动调Q激光性能而受到很大关注。另外,yb:kluw也是目前少数几种有实用意义的yb离子自Raman激光晶体之一。然而,该晶体主动调Q的研究一直处于空白状... 详细信息

多年来,单斜结构的掺yb钾镥双钨酸盐晶体yb:kluw(yb:KLu(WO))因其优良的连续波、锁模和被动调Q激光性能而受到很大关注。另外,yb:kluw也是目前少数几种有实用意义的yb离子自Raman激光晶体之一。然而,该晶体主动调Q的研究一直处于空白状态;而已开展的激光实验研究中,晶体的激发都是利用其981-nm附近的主吸收峰来实现的。本学位论文对yb:kluw晶体短波弱吸收带激发下的连续波激光性质、声光调Q脉冲激光特性以及自Raman频率转换等做了较为全面和深入的研究。论文工作取得的研究成果和获得的研究结论概述如下。对于晶体的短波弱吸收带激发,935-nm宽带泵浦光的非饱和吸收分数几乎与主吸收峰附近976-nm窄带泵浦光相同;但935-nm泵浦的吸收饱和效应更弱,有利于高泵浦功率下长度有限晶体的激发效率的提高。在935-nm宽带泵浦光激发下,利用平凹腔实现了N-切向yb:kluw晶体的高效率连续波激光运转。T=5%的最佳输出透过率下产生的输出功率为5.71 W,相应的光-光转换效率为42%,而斜率效率达到53%。即使在T=50%的高输出透过率下,产生的输出功率仍可达到3.22 W,而斜率效率为43%。利用976-nm窄带泵浦光激发和平凹谐振腔,在3-60 k Hz的重复频率范围内实现了N-切向yb:kluw晶体的稳定的声光调Q脉冲激光运转。在60 k Hz重复频率下产生的脉冲输出功率可达5.03 W,光-光转换效率和斜率效率分别为50.2%和63%;而低重复频率(≦5 k Hz)下获得的最短激光脉冲宽度为3.3 ns。由20 k Hz重复频率声光调Q产生的脉冲能量为140.0μJ,脉冲宽度为4.7 ns,而峰值功率达到30.2 k W。在3-50 k Hz重复频率范围内,实现了声光调Q条件下腔内yb:kluw晶体的受激Raman散射和自Raman激光频率转换,1031.9 nm的基频振荡激光部分地转换为1138.2 nm的Raman激光;所产生的最大Raman输出功率为0.25 W,Raman转换效率为6.0%,相应的脉冲能量、脉冲宽度和峰值功率分别为12.5μJ、2.1 ns和6.0 k W。

关键词： yb:kluw晶体吸收饱和连续波激光声光调Q 自Raman转换

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