全固态Nd：YAG瓦级蓝光激光器及准三能级调Q激光器的研究

摘要

本文从泵浦、耦合、激光晶体、光学谐振腔、声光调Q及倍频的基本理论出发,对LD泵浦瓦级蓝光激光器及准三能级调Q运转激光器的基本要素进行了计算和分析；对激光器的泵浦方式、耦合方式和激光晶体进行了选择；对Nd:YAG的准三能级特性及声光调Q对激光输出的影响作出详细的分析：优化设计了适合调Q运转准三能级激光器的谐振腔；对连续倍频理论进行了归纳并计算和比较了部分非线性晶体的倍频参数,选择了合适的倍频晶体,实现了瓦级蓝光的输出。 为了使谐振腔同时具有折叠腔与直腔的优点,在直腔中插入一个热补偿透镜,计算了插入热补偿透镜的直腔的特征参数值,利用计算机处理ABCD矩阵,优化设计出合理的谐振腔。 分析了调Q理论及声光Q开关参量的特点,重点在理论上分析了调Q运转激光器中放大自发辐射对反转粒子数密度的建立过程、泵浦效率及激光输出功率的影响。 综合理论和实验条件,研究了适合产品化要求、元器件全部国产化的全固态473nm蓝光激光器及调Q运转准三能级946nm激光器并通过实验验证。实验在20W泵浦功率获得4.99W的946nm连续激光,获得了峰值功率为1425W的946nm准连续激光,脉宽为100ns,重复频率为8kHz;在泵浦功率为18.3W时,获得1.02W的473nm连续蓝光,100mW的473nm准连续蓝光,光-光转换效率为5.5％,发散角≤2mrad,稳定性≤3％。

目录

文摘

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声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2全固体蓝光激光器的实现方法

1.3全固体蓝光激光器的应用

1.4 LD泵浦蓝光激光器国内外研究现状

1.5课题的主要工作

第2章理论分析

2.1泵浦源与耦合系统

2.1.1激光二极管泵浦的特点

2.1.2激光二极管的泵浦方式的选择

2.1.3耦合系统的设计

2.2激光晶体

2.2.1激光晶体的选择

2.2.2激光晶体最佳长度

2.2.3 Nd：YAG晶体的准三能级

2.3谐振腔的设计

2.3.1谐振腔的选择

2.3.2腔参数的设计

2.3.3热焦距的分析与计算

2.4声光调Q的理论分析

2.4.1声光调Q

2.4.2自发辐射

2.5倍频晶体的选择

2.5.1倍频理论

2.5.2 LBO晶体的物理和光学性能

小结

第3章实验结果及分析

3.1热焦距的实际测量

3.2热补偿透镜的作用

3.3 473nm蓝光实验

3.4 946nm波长调Q实验

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢