论文部分内容阅读
蓝光激光器在彩色显示、激光医学、高密度光存储及水下资源探测中具有十分重要的应用前景。目前产生大功率蓝光激光的有效方法之一是采用900nm左右的激光直接倍频产生蓝光激光输出。因此运转于准三能级的900nm附近的激光器近年来成为全固态激光器研究中的重要内容之一。运转于准三能级系统的激光由于具有较小的受激发射截面和较大的再吸收损耗，很难实现激光运转。在已有的文献中，多数都集中于Nd：YAG准三能级激光特性的报导。我们对Nd：YAG运转于准三能级的激光特性也进行了研究，在946nm连续激光输出的基础上，获得了高平均输出功率的946nm被动调Q激光输出，并首次实现了波长为946nm的被动调Q锁模激光运转，另外，根据理论推导的结果，首次在实验上实现了946nm和1064nm双波长脉冲激光的同时运转；为了通过倍频获得深蓝激光运转，人们对激光晶体Nd：YVO4和Nd：GdVO4运转于准三能级的激光特性开展研究，我们分别在Nd：YVO4和Nd：GdVO4两种晶体中，首次实现了运转于准三能级和四能级系统的双波长连续激光输出，在Nd：GdVO4晶体中，我们通过腔内倍频获得了456nm深蓝激光输出，用SESAM做锁模元件，首次成功地实现了912nm的被动锁模激光运转；此外，我们还对新型激光晶体Nd：LuVO4运转于准三能级的激光特性开展研究，首次实现916nm激光运转，通过腔内倍频获得了458nm深蓝激光输出，用SESAM做锁模元件，首次成功地实现了916nm的被动锁模激光运转；最后研究了激光晶体Nd：YGG运转于准三能级的激光特性，在激光晶体Nd：YGG中，实现了运转于准三能级的基频及其倍频激光输出,本论文的主要内容概括为：
1)以波长为946nm的Nd：YAG准三能级连续激光器为例，从速率方程出发，分别从理论和实验上研究了准三能级系统激光器的输入输出特性；对LD泵浦的运转于准三能级的波长为946nm的Nd：YAG脉冲激光器进行研究，采用Nd,Cr：YAG作为可饱和吸收体，在Nd：YAG中用简单的直线腔获得了946nm平均输出功率为2.1W的被动调Q激光输出，这是此种激光器目前公开报导的最高输出功率，其相关研究结果已在Chin.Phys.Lett.22，1420-1422(2005)上发表；另外采用Nd,Cr：YAG作为可饱和吸收体，在Nd：YAG中用三镜折叠腔首次成功地实现了波长为946nm的被动调Q锁模激光运转，当入射泵浦功率为15W时，获得近100％调制深度和207MHz重复频率的锁模脉冲，这一研究结果已在Opt.Commun.250，174-177(2005)上发表；从速率方程出发，理论上推导了在Nd：YAG晶体中实现946nm和1064nm双波长脉冲激光运转的条件，并根据理论推导的结果，对激光谐振腔的膜系进行了合理的设计，首次在实验上实现了946nm和1064nm双波长脉冲激光的同时运转，当入射泵浦功率为14.2W时，两个波长激光总的平均输出功率为1.6W，光光转换效率为11.3％。相关研究结果已被Opt.Commun.(2006)接收发表。
2)在Nd：YVO4和Nd：GdVO4晶体中由于它们运转于准三能级激光的再吸收损耗更加严重，所以在这两种晶体中同时实现准三能级跃迁4F3/2-4I9/2和四能级跃迁4F3/2-4I11/2的双波长激光运转比Nd：YAG晶体更困难。本文分别报导了在Nd：YVO4和Nd：GdVO4两种晶体中，首次实现了运转于准三能级和四能级系统的双波长连续激光输出，实验中观察到双波长激光的阈值并非相等，上述实验结果已在中德国际激光会议(Sino-GermanWorkshopAdvancesinDoideandDiodePumpedLasersGZ31328)上发表，并提交Chin.Phys.Left.和Chin.Phys.发表；从倍频理论出发，报导了LD泵浦的运转于456nm的Nd：GdVO4倍频蓝光激光器，当入射泵浦功率为17.7W时，蓝光的最大输出功率为120mW；用SESAM做锁模元件，首次成功地实现了912nm的被动锁模激光运转，当入射泵浦功率为17.7W时，得到912nm稳定锁模激光的最大平均输出功率。