全固态连续473nm和946nm双波长激光器的理论及实验研究

摘要

473 nm波段的蓝光激光在激光彩色显示、高密度光学存储、水下通信和探测、激光医学等领域中都有广泛的应用;并且通过倍频过程(SHG)可以产生473 nm波段蓝光的946 nm红外激光还位于硅探测器的高探测效率波段(最高探测量子效率达99％)，可用于制备高探测效率的非经典光场。因此利用Nd∶YAG晶体4F3/2-4I9/2之间的能级跃迁产生的中心波长为946 nm的激光以及通过倍频946 nm波长激光产生的中心波长为473 nm的蓝光都引起了科学家的广泛关注。
　　 Nd∶YAG晶体产生946 nm波段的激光系统属于准三能级系统，其高泵浦速率下才能实现粒子数反转的要求给晶体带来的热效应比较严重，尤其Nd∶YAG晶体能量传输上转换(ETU)效应的存在加剧了晶体的热效应。在实验室已有研究成果的基础上，我们针对ETU效应的存在对激光晶体热效应的影响、尤其是热退偏的影响进行了详细地研究，并在理论研究的指导下实现了473 nm和946 nm双波长激光器的输出，为制备946 nm波段的非经典光场提供光源。本论文的具体研究内容如下:
　　 1.从包含能量传输上转换过程的准三能级激光系统的理论模型出发，详细分析ETU效应的存在对激光晶体热效应的影响（包括晶体的热沉积、热透镜效应、激光谐振腔振荡光斑、热致衍射损耗以及热退偏损耗），迸而基于热效应的理论研究提高946nm激光器的线偏振输出性能。
　　 2.能量传输上转换效应对激光晶体热效应的影响，进而导致了谐振腔的稳定性参数和谐振腔振荡光斑发生变化。基于理论指导选取合理的谐振腔腔型参数，来获得高质量输出的946 nm基频光源。并在腔中插入布氏窗片作为起偏器和基频光的输出耦合镜，内腔倍频PPKTP晶体实现473 nm蓝光激光和946 nm基频激光的双波长输出。
　　 3.针对Nd∶YAG激光晶体热退偏损耗的存在，介绍常用的两种补偿热致双折射的方法，在理论上采用琼斯矩阵分析对比了这两种方法的补偿效果，并在实验上初步尝试了利用四分之一波片补偿热退偏损耗。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 全固态激光器的发展

1．2 全固态473nm和946nm激光器的研究现状

1．3 本论文的主要工作

参考文献

第二章 能量传输上转换效应对Nd:YAG晶体热效应的影响

2．1 包含ETU效应的准三能级激光器理论

2．2 LD端面泵浦Nd:YAG激光器的热效应分析

2．2．1 激光晶体的热透镜效应

2．2．2 激光晶体的热致衍射损耗

2．2．3 激光晶体的热退偏损耗及其补偿方法

2．3 能量传输上转换效应对Nd:YAG激光器线偏振输出性能的影响

2．4 本章小结

参考文献

第三章 LD端面泵浦473nm和946nm双波长输出激光器

3．1 激光晶体及倍频晶体的选取及特性

3．1．1 激光晶体Nd:YAG的特性简介

3．1．2 倍频晶体的选取及其特性简介

3．2 激光器的谐振腔设计

3．3 实验装置以及结果分析

3．3．1 优化946nm激光器输出耦合透射率的实验研究

3．3．2 473nm和946nm双波长输出激光器的实验研究

3．3．3 利用四分之一波片补偿热退偏的实验研究

3．4 本章小结

参考文献

第四章 总结与展望

攻读硕士期间取得的研究成果

致谢

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