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全固态连续波Nd:YAG473nm激光器

杜建新  
【摘要】: 激光二极管泵浦的固体激光器(DPSSL)由于具有显著的优点而逐渐成为人们注目的焦点,全固态红、绿、蓝及紫外激光器的研究吸引了众多的科研工作者。蓝色激光器在军事、通讯、信息业、彩色打印、高密度光存储、激光显示及生物化学方面有着重要的应用价值,比如说海水的透射窗口落在蓝绿色激光范围内,俗称“海军蓝”的475nm蓝色激光器可成为海地探测和对潜通信的有效手段。因此,近年来,对二极管泵浦的全固态蓝色激光器研究越来越多,但相对全固态红绿激光器来说,全固态蓝色激光器的发展比较缓慢,技术上还不成熟。本论文采用对Nd:YAG输出激光倍频,获得473nm蓝光输出方案,较完整的给出了理论阐述和实验研究。其主要内容可概括如下: 1.对产生946nm谱线的准三能级结构给出了较为完整的分析,利用激光谐振腔处于稳态时的速率方程,导出了准三能级Nd:YAG 946nm起振时,透射损耗与最佳激光晶体长度的关系,在与1064nm透射损耗相比较的基础上,给出了不同的腔损耗情况下的最低镀膜要求,并且给出了激光阈值、输出功率和最佳激光晶体长度及泵光光斑大小的关系,这为设计室温下高效运转的946nm激光器的提供了理论基础,这种分析方法对研究此类低增益,准三能级或三能级激光系统输出特性有借鉴意义。 2.给出了几种晶体用于946nm倍频时它们倍频特性比较,为优化选择倍频晶体提供了依据。实验上,采用了双轴晶体LBO作为倍频晶体,因此对双轴晶体相位匹配、有效非线性系数的计算、允许角、允许波长给出了较完整的分析。 3.由于946nm激光阈值很高,需要更强的泵浦功率密度,因此较大功率蓝光激光器的热透镜效应将会比红光和绿光激光器更明显,而热透镜效应是影响激光功率提高和激光输出稳定性的重要原因,所以在考虑到激光晶体热透镜效应的情况下,优化设计了折叠腔结构,并给出了热透镜效应和折叠腔中腔模半径大小的关系。 4.对腔内倍频输出473nm激光进行了初步的实验研究,在泵浦功率为20W时, l 获得了光束质量较好的连续波形式的蓝光激光输出,其功率为200mw。并对进一步 改进提出了设想。


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