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全固态连续波调Q Nd:YVO_4激光器研究

卢兴强  
【摘要】: 激光二极管(Laser Diode,简称LD)泵浦的固体激光器通称为全 固态激光器。它具有效率高、稳定性好、结构紧凑、寿命长等优点。 全固态连续波调Q激光器是获得窄脉冲宽度,高峰值功率的有效方 法,它在军事、医学、信息、科研等领域具有重要的应用。本文对LD 端面泵浦Nd:YVO_4晶体1064nm声光调Q激光器、腔内倍频532nm声 光调Q激光器、以及1064nm Cr~(4+):YAG被动调Q激光器进行了理论和 实验研究。主要内容如下: 1、概述了LD泵浦固体激光器的发展历史和现状,包括LD的泵 浦技术和各种固体激光材料以及LD泵浦固体激光器的特性。详细给出 了Nd:YVO_4激光晶体的光学特性和参数。 2、从增益介质中饱和光强的微分方程出发,在理论上得到端面泵 浦激光器的输出特性与增益介质、腔模参数和泵浦参数的关系,并给 出数值分析结果;对优化LD端面泵浦固体激光器具有重要的理论指导 作用。 3、从调Q的基本理论出发,给出了连续波调Q激光器的速率方程 理论解和数值分析结果,包括激光器输出脉冲宽度、单脉冲能量、单 脉冲能量利用率及脉冲的形成过程和特点等方面。并根据理论分析的 结果,对LD端面泵浦声光调Q1064nm Nd:YVO_4激光器进行了研究。 4、开展大功率LD端面泵浦Nd:YVO_4/KTP腔内倍频声光调Q的 绿光激光器研究。本章给出了腔内倍频理论及数值分析的计算结果; 多元谐振腔的理论分析方法和双轴晶体倍频特性的计算方法。设计了 折叠V形腔,对声光调Q激光器进行了研究,得到脉冲宽度为60ns, 单脉冲能量70.4uJ,峰值功率为1.17kW的绿光输出,其光—光转换效 率达到27.9%,据我们所知,这是国内报道的较好的实验结果。 内 容 摘 要 5、对Cf仆:YAG晶体的被动调Q特性进行了理论和实验研究。理 论上给出了 Cr仆:YAG的初始透过率和腔模参数对脉冲输出特性的影 响,实验上对理论结果进行了验证,井对Cr抖:YAG晶体的基态吸收截 面进行了讨论。实验中我们得到脉冲宽度为20us,峰值功率达3.skw, 重复频率为 16kHZ的激光脉冲输出,其单脉冲能量为 60uJ,光一光转 换效率为11.8%,平均输出功率1二 W。从我们查阅的文献来看,这是 目前国内在C:叮:**G被动调Q*d:**0。激光器方面最好的输出结 果。 6、另外,设计了一个在Window平台上运行的应用软件,包括对 激光谐振腔参数进行简单设计和计算,对高斯光柬的传输进行模拟计 算和对非线性晶体的角度相位匹配特性进行计算三方面。此软件对指 导实验具有一定实用价值。


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