LD端面抽运YVO4/Nd:YVO4和Nd:Y0.8Lu0.2VO4晶体调Q激光特性研究

摘要

半导体泵浦的全固态激光器具有效率高、结构紧凑、输出稳定和寿命长等诸多优点，窄脉宽、高峰值功率的脉冲激光器在工业、军事、医疗和科研等方面已经获得广泛的应用，所以在半导体泵浦的固体激光器中通过调 Q或锁模的方法实现短脉冲激光输出成为科研人员的研究热点之一。本文以键和晶体 YVO4/Nd:YVO4和新型钒酸盐混晶Nd:Y0.8Lu0.2VO4为激光增益介质，系统地研究了LD端面泵浦YVO4/Nd:YVO4键和晶体声光调 Q激光器的基频输出特性和新型钒酸盐混晶Nd:Y0.8Lu0.2VO4混合晶体连续、声光、被动调 Q激光器的基频输出特性。主要内容概括如下:
　　1.回顾了全固态激光器的历史和发展过程；总结了实现脉冲激光输出的几种调Q技术方式，及目前取得的进展；简单地介绍了Nd:Y0.8Lu0.2VO4激光材料，并与其他同类晶体做了比较。
　　2.介绍了激光晶体的热效应，以及有效地抑制晶体热效应的方法。实验证明复合晶体激光器明显地降低了晶体内的温度梯度，有效地减小由端面变形带来的热透镜效应，获得高功率输出。
　　3.实验研究了LD端面泵浦 YVO4/Nd:YVO4键和晶体声光调 Q激光器的输出特性。采用平-平腔，通过优化谐振腔参数，实现了窄脉宽、高峰值功率激光脉冲输出。采用输出透过率为50％的输出镜，注入泵浦功率为20W，当调制频率为90kHz时，实验测得最窄的脉冲宽度为9.5ns，最大的平均输出功率是10.12W，相应的光光转换效率为37。5％；声光调制频率为1kHz时，获得的激光输出脉冲脉宽是4.2ns，能量是2.9mJ，峰值功率高达691.4kW。
　　4.首次实验研究新型激光混晶Nd:Y0.8Lu0.2VO4的光学特性。给出了表征 LD端面泵浦固体激光器性能参数的表达式；通过改变腔长、输出镜透过率等参数，研究了Nd:Y0.8Lu0.2VO4混晶的热效应，并得到了较高的连续基波输出。
　　5.首次实验研究了LD端面泵浦新型钒酸盐 Nd:Y0.8Lu0.2VO4混合晶体声光调 Q激光器的输出特性。为了防止晶体破裂，实验中最大的泵浦功率为13.07W。当耦合输出镜透过率为20％时，最大的连续平均输出功率达到5.61W，光-光转换效率是43％，声光调制频率为100kHz时，最大调 Q平均输出功率达到4.23W；激光器调Q运转在调制频率1kHz，输出透过率为50％时，测得的最短脉宽是11ns，计算得到的脉冲峰值功率为225.45kW。
　　6.首次采用不同输出镜透过率，优化谐振腔参数，用Cr4+:YAG晶片作为饱和吸收体，实现了LD端面泵浦 Nd:Y0.8Lu0.2VO4被动调 Q激光运转。实验中，激光器连续运转时，当泵浦功率升至13.07W，采用透过率为20％耦合输出镜时，获得5。59W的平均输出功率，光-光转换效率达到42.7％；当选用初始透过率为60％的Cr4+:YAG晶体实现激光器调 Q运转时，最窄脉宽和最高单脉冲能量分别是8。5ns和45。24μJ，这时输出镜的透过率是50％。

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第一章 导论

1.1 全固态激光器发展历史简介

1.2 DPSSL 特点及应用前景

1.3 调 Q 技术综述

1.4 钕离子激光器简介

第二章 LD 端面泵浦固体激光器输出特性理论研究

2.1 连续激光输出理论

2.2 声光调 Q 激光输出理论

2.3 Cr4+:YAG 被动调 Q 理论

第三章 LD 端面泵浦 YVO4/ Nd:YVO4键合晶体激光特性研究

3.1 LD 端面连续泵浦激光晶体热效应

3.2 LD 端面泵浦 YVO4/Nd:YVO4 声光调 Q 激光输出特性研究

第四章 LD 端面泵浦新型混晶 Nd: Y0.8Lu0.2VO41064nm 激光特性研究

4.1 新型混和晶体简介与其热透镜焦距实验测量

4.2 LD 端面泵浦 Nd: Y0.8Lu0.2VO4 连续激光输出特性

4.3 LD 端面泵浦 Nd: Y0.8Lu0.2VO4 声光调 Q 激光特性

4.4 LD 端面泵浦 Nd: Y0.8Lu0.2VO4 被动调 Q 激光特性

全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的文章

致谢