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Nd:LuVO_4晶体性能及LD端面泵浦微片激光器的研究

马丽丽  
【摘要】:激光二极管泵浦固态激光器(Diod-Pumped Solid-State Lasers, DPSSLs)由于具有泵浦效率高,光束质量好,输出稳定且全固化,结构简单等优点,在医学、军事、科研、工业等在许多领域被应用。新型激光材料是全固态激光器研究开发的重要组成部分。目前,钒酸盐系列晶体是得到应用的常见激光晶体,如Nd:YVO_4和Nd:GdVO_4有着优良的荧光和激光性质,在中小功率泵浦功率下,效率高于传统工作物质Nd:YAG晶体。 Nd:LuVO_4是一种新型的激光晶体,用Lu~(3+)取代基质晶体当中的Y~(3+)或Gd~(3+),降低了晶体生长的难度,使吸收带更宽,受激发射截面更大,因此也适合作为激光二极管泵浦的增益介质。1996年,日本和俄罗斯科学家合作生长出了LuVO_4单晶(φ18×38mm~3)。2002年法国人C. Maunier等人用焰熔法生长了Nd:LuVO_4,并系统研究了其作为激光晶体的性能,实现了Nd:LuVO_4在1065nm处的激光输出。使用传统的Czochralski技术,我们课题组生长了质量、尺寸可以和Nd:YVO_4晶体相媲美的优质晶体(16×20×21mm~3)。并报道了Nd:LuVO_4晶体采用大功率二极管激光器在1065nm处的连续和脉冲激光性能。在25W的泵浦功率下获得12.55W的1065nm连续输出,在18W的泵浦功率下获得5.42W的1065nm调Q输出,两种工作方式的光一光转换效率分别达到50.2%和30.1%。 本论文对Nd:LuVO_4激光晶体在小功率微片激光器中的性能进行系统的研究,同时与Nd:GdVO_4晶体作了对比实验,然后利用GaAs晶体进行调Q实验,以期开发出DPSSL的新器件。主要内容包括: 1.简要介绍了DPSSL的主要性质、优点、应用及发展现状;对DPSSL中比较常见的几种固体激光材料进行综述;并简单介绍了几种常见的掺钕激光晶体。 2.简单介绍了Nd:LuVO_4晶体的生长过程和生长方法,以及Nd:LuVO_4和Nd:GdVO_4晶体的结构与基本性质,并作比较。两种晶体是同晶型晶体,结构及许多性质都非常相似。区别在于Nd:LuVO_4晶体比Nd:GdVO_4晶体有更大的发射截面和吸收截面,缺点在于热导率略低,但仍高于Nd:YVO_4晶体,所以Nd:LuVO_4


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