Nd:GdVO4912nm激光特性及内腔倍频456nm蓝光的研究

摘要

激光二极管(laserdiode,LD)端泵固体激光器(简称DPSSL)是目前固态激光器发展的一个重要方向。同时，蓝光激光器有着非常广泛的用途。目前，LD端泵固体蓝光激光器的研究主要集中在Nd:YAG473nm激光器、Nd:YVO4457nm激光器和Nd:GdVO4456nm激光器这三种蓝光激光器上。本文主要研究LD端泵Nd:GdVO4腔内倍频456nm蓝光激光器的各种特性。
　　首先，本文建立了一个912nm准三能级激光系统的数学模型。在相同条件下，912nm激光的增益要比1063nm和1341nm激光低很多。通过理论分析发现，要实现912nm激光的输出就必须抑制1063nm和1341nm激光的输出。为了实现这一目的，可以通过增加1063nm和1341nm激光的损耗，同时使激光器在低温下工作或在常温下工作，但是在常温下必须使用短而低掺杂的Nd:GdVO4晶棒。
　　本文采用短而低掺杂的Nd:GdVO4晶棒，成功地在常温下实现了912nm激光的连续输出，功率达2.1W。此外，我们使用LBO倍频晶体和直线腔结构(平-平腔)进行腔内倍频实验，实现了456nm蓝光的连续输出，功率为2mW。
　　此外，本文通过对平-平腔和平-凹腔两种腔型结构的比较，发现平-凹腔较平-平腔对热透镜和腔镜不对准的灵敏度低很多，而且输出功率，斜率效率，泵浦阈值功率随腔长的变化很小，因此，基于现有条件，在实现中、小功率912nm激光连续输出时，选用平-凹腔结构更为合适。最后，通过实验发现对于短而低掺杂的Nd:GdVO4晶体对温度控制的要求不是很严格。
　　本文详细研究了Nd:GdVO4912nm准三能级激光器系统和Nd:GdVO4腔内倍频456nm蓝光激光器的各种特性，为下一步实现456nm激光的高功率输出奠定了基础。

目录

Nd:GdVO4912nm激光特性及内腔倍频456nm蓝光的研究

INVESTIGATION OF 912 NM LASER AND 456 NM BLUE LIGHT GENERATION BY INTRA-CAVITY FREQUENCY DOUBLING OF Nd:GdVO4

摘 要

Abstract

目 录

绪论

1.1 课题的研究目的和意义

1.2 目前蓝光激光器的研究进展情况

1.2.1 国外蓝光激光器的研究进展情况

1.2.2 国内蓝光激光器的研究进展情况

1.2.3 LD泵浦的固体激光器的发展过程

1.2.4 LD泵浦的固体激光器的主要特点及应用前景

1.3 本论文的主要内容

第2章 Nd:GdVO4晶体特性简介

2.1 Nd:GdVO4晶体的晶体生长和结晶学性质

2.2 Nd:GdVO4晶体的光谱特性

2.2.1 Nd:GdVO4晶体的透射谱

2.2.2 Nd:GdVO4晶体的偏振吸收光谱和荧光光谱

2.3 Nd:GdVO4晶体的物理和光学特性

2.4 LBO晶体特性简介

2.5 本章小结

第3章 准三能级激光器系统和内腔倍频理论分析

3.1 912nm准三能级激光器系统理论分析

3.1.1 准三能级速率方程理论

3.1.2 912nm准三能级激光器系统的阈值功率的推导

3.1.3 输出功率和斜率效率的推导

3.2 腔内倍频基本理论分析

3.3 本章小结

第4章 912nm激光器的相关参量的测量与估算

4.1 LD的相关参量的测量控制

4.1.1 LD的输出功率与电流关系的测量及控制

4.1.2 LD输出激光波长与输出功率关系的测量及控制

4.2 输入耦合光学系统传输效率的测量

4.3 Nd:GdVO4晶棒吸收系数的测量与估算

4.4 Nd:GdVO4晶棒的热负载比与热透镜焦距的计算

4.4.1 关于Nd:GdVO4与Nd:YAG热负载比ξ的计算

4.4.2 热透镜焦距的计算

4.5 Nd:GdVO4晶棒内部的温度与热应力的估算

4.6 本章小结

第5章 LD端泵Nd:GdVO4固体激光器的实验研究

5.1 912nm准三能级激光器系统的实验研究

5.1.1 实验方案的设计

5.1.2 912nm准三能级激光器系统特性的实验研究

5.2 腔内倍频456nm激光器的实验研究

5.2.1 实验方案的设计

5.2.2 腔内倍频456nm激光器特性的实验研究

5.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

致 谢