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LD端面泵浦的Nd:YVO_4 1.34μm激光器的研究

尚连聚  
【摘要】: 激光二极管(LD)及其列阵(LDA)泵浦的固体激光器(DPSL)具有高效率、紧凑、稳定、长寿命和光束质量高等优点,在军事、工业,医学和科研上有着广阔的应用前景,它的研究已成为激光器件领域内的一个非常活跃的方向。在适合激光二极管泵浦的众多激光晶体中,Nd:YVO_4晶体因其一系列优良的性质而倍受人们青睐,它已经成为激光二极管泵浦中小功率激光器的理想工作材料。近几年来,对于LD泵浦的以Nd:YVO_4晶体作为激光晶体的DPSL的研究工作主要集中于1.06μm这一谱线及倍频的0.53μm,对于1.34μm这条谱线研究较少。1.34μm波段是人眼安全区,同时与硅光纤低色散和低损耗的波长一致,因此1.34μm区域的激光在激光医学、光纤通信、光传感定位和中红外参量振荡的泵浦源等领域有广泛的应用前景。其倍频输出激光(670nm的可见红光)对应着彩色全息感光胶层的最大光谱灵敏度,而且可作为Cr:LiSAF等其它激光器的泵浦光,670nm的红光激光器也将在很大程度上代替价格昂贵、效率低、设备复杂的氪离子激光器,并可应用于彩色显示、医学、信息、军事、科研等领域。我们利用国家教育部回国留学人员资助基金和山东省教委二标项目基金,研制成功了LD泵浦的3.22W Nd:YVO_4 1.34μm激光器。 本论文从理论方面研究了LD端面泵浦的固体激光器的阈值泵浦功率、输入输出功率、腔模匹配原则和三镜折叠腔的优化设计等问题;从实验方面研究了LD端面泵浦的3.22W Nd:YVO_4 1.34μm激光器的运转特性。本论文主要做了以下几方面的工作。 1.概述了LD泵浦的固体激光器的发展历史、研究现状、以及主要特性,分析了DPSL的研究热点和应用前景。 2.理论上导出了LD端面泵浦的固体激光器的阈值泵浦功率、输出功率和 曲阜师范大学研究生学位论文 斜串效率公式;通过引入泵浦模与振荡模的场分布函数,讨论了DPSL的腔模 匹配问题;从激光器谐振腔的往返矩阵出发,根据溶振腔的稳态条件及象散补 偿条件,采用C语言编制程序,利用计算机画谐振腔的稳区图,分析了三镜折 叠腔的稳定性,为优化设计三镜折叠腔提供了理论依据。 3.介绍了Nd:YV 0。晶体的基本性质、能级结构与光学性能。 4.实验上研究了腔型为平凹腔时u端面泵浦的M:*o1.34w激光器的 输出特性,实现了 TEMa模的连续运转,在泵浦功率为 13.63W时,得到了 3.2珊 的最大激光输出,对应的光一光转换效宰为24%,斜效宰为25%,属国内最高 水平。在输出功率为二.935W时,我们进行了30分钟的连续监测,不稳定度小 于 1%。 5.实验上研究了腔型为折鳖腔时D端面泵浦的地:皿*.34仰激光器的 输出特性,在泵浦功宰为6.6W时,得到了1.3W的激光输出,长时间连续监测, 1.34op激光输出的不稳定度均小于1%。


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