蓝光泵浦Pr:YLF红光双波长激光器

摘要

三价镨离子的研究价值随着市场对可见光激光器应用需求的迫切程度而逐渐呈现在世人面前。近年来，掺镨介质的泵浦源发展迅速，且发射谱线与镨离子的吸收峰能够实现较好交叠，同时，新的激光介质材料在不断涌现和发展，推动了可见光波段固态激光器的发掘研究及其后续商业化。其中，固态双波长激光器因在非线性光学混频方面表现出的重要研究价值，使得蓝光泵浦Pr∶YLF可见光双波长激光器具有重要的研究意义和发展前景。
　　本文通过偏转等离子体溅射设备实验镀制了激光腔镜膜系，并采用蓝光半导体激光器泵浦Pr∶YLF晶体实现640nm、698nm双波长激射，具体内容有以下四个方面。
　　首先，介绍了全固态激光器的研究背景，并对镨离子的研究现状及Pr∶YLF固态激光器的研究历史作了扼要陈述。
　　其次，实验测量了5mm长、0.5a.t.％掺杂的Pr∶YLF晶体的吸收谱和发射谱。理论分析了稳定腔中光斑半径、腔内损耗、耦合透射率、输入功率以及晶体长度等参数，对Pr∶YLF红光双波长激光器的临界泵浦速率、阈值功率、输出功率及斜效率等激光性能的影响。
　　然后，结合实际镀膜经验，具体叙述了激光腔镜膜系的设计、制备过程。从制备的实验条件、膜系的设计优化、介质膜层厚度与入射角分析及采用溅射工艺实际镀制腔镜等方面，详细描述了实验室设计并制备Pr∶YLF激光器腔镜膜系的方法步骤。
　　最后，实验采用蓝光InGaN泵浦5mm长、0.5a.t.％掺杂的Pr∶YLF晶体实现红光640nm、深红光698nm双波长激射。观察分析了此双波长激光器在连续及准连续泵浦状态下，640nm、698nm双波长运转时两个激射的竞争起伏和输出功率起伏曲线。在准连续泵浦条件下，根据两个波长间的竞争关系，在谐振腔稳定性较高且调制信号频率分别为100Hz和1000Hz情况下，测量了两个波长的输出功率特性。实验结果表明，可以通过微调腔长和调制泵浦源，使640nm、698nm双波长激射的增益竞争曲线在无序和有序间切换。并比较分析了此双波长激光器与单个波长分别激射时的光谱特性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 全固态激光器研究背景

1．2 掺镨激光器研究现状

1．3 本文的主要工作

第二章 Pr：YLF特性与双波长理论分析

2．1 Pr：YLF吸收谱和发射谱

2．2 光斑半径和阈值分析

2．3 输出功率与斜效率分析

2．4 本章小结

第三章 激光腔镜膜系的制备

3．1 腔镜膜系的制备条件

3．2 腔镜膜系的设计过程

3．3 膜系的厚度与入射角分析

3．4 腔镜膜系的实验镀制

3．5 本章小结

第四章 640nm、698nm红光双波长激光器

4．1 双波长固态激光器的研究意义

4．2 双波长激光器的实现方法

4．3 实验条件及结果处理

4．3．1 连续泵浦下的双波长激光器性能

4．3．2 准连续泵浦下的双波长激光器性能

4．3．3 双波长激光器光谱特性

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 本文内容总结

5．2 展望

附录 膜系沉积时间计算程序

参考文献

硕士期间发表的学术成果

致谢