LD端面泵浦Nd:YVO4高效率447nm蓝光技术研究

摘要

LD端面泵浦Nd∶YVO4高效447nm蓝光激光器在军事领域，通信领域有着重要的应用。本论文通过非线性频率变换技术，设计一台LD端面泵浦Nd∶YVO4高效率447nm蓝光激光器。
　　基于非线性频率变换理论，计算了倍频晶体和频晶体的相位匹配角度、有效非线性系数、走离角、允许角主要参数。对非线性晶体进行对比分析选择最佳晶体进行频率变换。模拟了不同基频光参数下对和频转换效率影响。为提高转换效率，设计腔外和频晶体串接结构，对串接结构对转换效率的影响和偏振态的影响进行理论分析。根据分析结果设计LD端面泵浦Nd∶YVO4声光调Q激光器作为基频光源。对晶体参数、腔型结构、输出镜透过率、调Q参数进行了理论计算数值模拟。搭建LD端面泵浦Nd∶YVO4声光调Q基频装置，采用腔内、腔外LBO倍频输出671nm红光，腔外聚焦后采用LBO/KTP进行和频实验。
　　10kHz条件下，获得的最大平均功率为2.8W。光光转换效率为12.8％。最短脉冲宽度为31ns。腔外倍频红光最大输出功率为140mW，基频光到红光转换效率为4.6％。脉冲宽度为70ns。腔内倍频红光最大输出功率为210mW。基频光到红光转换效率为7.8％。对应脉冲宽度为107ns。单块KTP晶体条件下，获得32mW的蓝光输出，从基频光到蓝光的光光转换效率为1.5％。双KTP晶体条件下，获得40mW的蓝光输出，从基频光到蓝光的光光转换效率为1.9％。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究水平

1．3 本文研究内容

第二章 高效率447nm蓝光获取理论分析

2．1 高效447nm蓝光获取过程

2．2．1 高效447nm多和频晶体串接结构模型建立

2．2 和频过程模拟计算与理论分析

2．2．1 三波耦合方程

2．2．2 和频晶体相位匹配角度和非线性系数计算

2．2．3 和频晶体中三波走离角计算以及对三波相互作用的影响

2．3 单和频晶体和频过程转换效率分析

2．3．1 高斯光束和频效率的计算

2．3．2 和频最佳光子数配比

2．3．3 基频光发散角对和频效率影响

2．3．4 光斑半径对和频效率的影响

2．3．5 非线性和频晶体走离角对转换效率的影响

2．4 多和频晶体串接结构

2．4．1 串接结构对偏振态的影响

2．4．2 串接结构对转换效率的影响

第三章 高效447nm整机激光器设计

3．1 1．3μm调Q基频光源设计

3．1．1 工作物质参数设计

3．1．2 调Q器件参数的选取

3．2 谐振腔设计

3．2 腔外倍频结构设计

3．2．1 倍频晶体参数设计

3．2．2 腔外聚焦系统设计

3．3 腔外和频结构设计

3．3．1 多和频晶体串接结构设计

3．3．2 串接结构对走离效应补偿设计

3．3．3 聚焦镜组串接结构设计

第四章 高效447nm蓝光实验

4．1 1．3μm声光调Q实验

4．1．1 808nm LD泵浦源参数测试

4．1．2 Nd：YVO4吸收系数测量

4．1．3 1．3μm连续输出实验

4．1．4 1．3μm声光调Q实验

4．2 声光调Q倍频671nm实验

4．2．1 声光调Q LBO腔外倍频实验

4．2．1 声光调Q LBO腔内倍频实验

4．3 声光调Q和频447nm实验

4．3．1 声光调Q单KTP和频447nm实验

4．3．1 声光调Q多KTP和频447nm实验

4．3．1 声光调Q等效双KTP长度447nm实验

第五章 结论与展望

致谢

参考文献