基于多段键合Nd:YVO4晶体的1.5微米人眼安全拉曼激光器研究

摘要

我们所熟知的DPSSL，以半导体激光器(LD)作为泵浦，以固体激光晶体[1]作为增益介质。它的应用范围十分广泛，包含光存储、光信息处理、激光加工、军事等多个层次。正是得益于重量轻、体积小、转换效率高、寿命长等特点，它已成为激光科学技术的主要研究和发展方向。激光能量在时空具有高度集中的优势，瞬间发出大量的热量，成为一束强大的光束。因此，激光在信息技术、医学、环境甚至军事范畴的应用普遍。使用激光能直接摧毁目标，其杀伤力是巨大的。目前，最常用的激光波段1064 nm，由于其巨大的伤害，找出对人眼危害较小的激光波段迫在眉睫。
　　人眼的结构决定了安全波段为1.4～2μm。这种激光束进入人的眼睛，大部分由晶状体和房水吸取，只有一小部分能抵达视网膜，损害人的眼睛。1.5μm是本课题主要的研究方向。以受激拉曼散射（SRS）的理论为基础，从而设计得激光器具有输出功率高，高转化率，构造非常紧凑，激光泵浦工作过程中表现出的质量相对较好等优势。所以本篇文章致力于研究拉曼激光器，并且依据了掺钕钒酸钇（Nd:YVO4）的自拉曼特性，得到了1.5μm的人眼安全波段激光。由于在激光生成阶段，介质吸收能量一部分转化为热量，会造成温度梯度导致热透镜效应，不同程度的波及工作的正常进行。采取热键合技术，将泵浦激光介质过程和激光发射过程中所形成的热效应降低，就可以进一步的提升激光器的输出功率和稳定性。本文进行了以下几个方面的工作：
　　1.对全固态激光器和主动声光调制器进行了简要介绍。本文围绕如何获得1.5μm波段的人眼安全激光，腔内受激拉曼散射激光，激光晶体的热效应和键合晶体的优势展开。
　　2.简述了Nd:YVO4晶体的优良特性。掺钕激光介质由于热导率符合我们实验要求、大的激发截面和成熟的泵浦技术，被人们熟知。掺Nd的激光晶体介质在0.6μm、1.09μm、1.3μm波段研究普遍，而1.5μm波段却很少研究，本文即是重点研究1.5μm波段。
　　3.本文首次利用五段键合Nd:YVO4晶体取得了1.5μm人眼安全激光并有效得缓解了热效应。
　　4.在本文中，获得1525nm拉曼激光的阈值为5.3 W，当输入功率19.3 W时得到最大输出功率为1.76 W，脉冲宽度29.9 ns，转换效率9.1％，此时对应峰值功率11.7 kW。
　　5.创新：采纳多段键合晶体可以降低热效应，提升抽运源的吸收，增加拉曼晶体的长度，最终有望实现高输出功率和高转换效率的人眼安全拉曼激光输出。

目录

声明

第一章 导论

§1.1人眼安全激光

§1.2 如何获得人眼安全激光波段

§1.3热效应

§1.4热键合技术

第二章 实验理论

§2.1 受激拉曼散射

§2.1.1受激拉曼散射原理

§2.1.2拉曼介质

§2.1.3拉曼激光器

§2.2 Q调制

§2.2.1 Q调制原理

§2.2.2 调Q分类

§2.3 主动调Q内腔式拉曼激光器的速率方程

第三章 键合Nd:YVO4晶体制备与优良特性

§3.1 Nd:YVO4的优良特性

§3.2 键合Nd:YVO4晶体的制备

§3.3 Nd:YVO4/YVO4与Nd:YVO4的比较

第四章 键合Nd:YVO4晶体人眼安全拉曼激光器实验研究

§4.1基于多段键合Nd:YVO4晶体的1342 nm激光器研究

§4.1.1实验装置

§4.1.2实验结果与讨论

§4.2基于多段键合Nd:YVO4晶体的1525 nm拉曼激光器研究

§4.2.1实验装置

§4.2.2实验结果与讨论

第五章 总结与展望

参考文献

攻读研究生期间发表的学术论著

致谢