【摘 要】
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激光二极管（LD）泵浦的全固态激光器由于具有体积小、结构紧凑、性能稳定、光束质量好、使用寿命长等优点,因此在科学和工业应用领域中应用广泛。三价镨离子（Pr3+）在可见光谱范围内具有强烈的辐射跃迁,且掺Pr3+激光器只通过一次频率变换就可以得到紫外激光。掺镨氟化钇锂（Pr:YLF）晶体作为目前表现最为优秀的掺Pr3+激光材料,在多个可见光波段都能够实现高功率输出,在激光显示、精密测量、量子通信、光学
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激光二极管（LD）泵浦的全固态激光器由于具有体积小、结构紧凑、性能稳定、光束质量好、使用寿命长等优点,因此在科学和工业应用领域中应用广泛。三价镨离子（Pr3+）在可见光谱范围内具有强烈的辐射跃迁,且掺Pr3+激光器只通过一次频率变换就可以得到紫外激光。掺镨氟化钇锂（Pr:YLF）晶体作为目前表现最为优秀的掺Pr3+激光材料,在多个可见光波段都能够实现高功率输出,在激光显示、精密测量、量子通信、光学全息等领域有着广阔的应用前景。本文以Pr:YLF晶体作为激光增益介质,对其橙光单频激光输出特性和红光腔内倍频紫外激光的输出特性进行了研究。本文研究工作主要包含如下几个部分:（1）总结了 Pr:YLF晶体的物化和光学特性,从能级结构的角度分析了其吸收谱和发射谱,介绍了四能级系统,从系统四能级速率方程的角度出发论述了Pr:YLF晶体的输出特性。（2）开展了 Pr:YLF晶体的橙光波段的单频激光实验研究。使用Pr:YLF晶体为增益介质,通过双标准具组合选频法,实现了 607nm的单频激光输出,最大输出功率可达175mW,斜效率为16.6%,测量线宽约为6MHz。并通过标准具调谐实现了 604nm单频激光输出,最大输出功率达91mW,斜效率8.9%,测量线宽约22MHz。（3）开展了 Pr:YLF腔内倍频紫外激光实验研究。分析了晶体的热效应,对高功率时的热透镜焦距进行了计算;从传输矩阵的角度出发,设计并优化了稳定运行的谐振腔,在激光晶体和非线性晶体处都有良好的光斑尺寸。最后采用设计的V型腔结构模型和LBO非线性晶体,腔内倍频实现了高功率320nm紫外激光,在吸收泵浦功率7.8W时获得了最高1.01W的功率输出,运行1.5小时稳定性为1.4%。
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