【摘 要】
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频差可调谐双频激光器在激光干涉测量、光学传感等领域具有广泛的应用前景。在作为干涉测量系统光源时,为了提高测量精度,需要双频激光器的频差尽可能大。目前双频固体激光所采用的固体增益介质多为掺Nd3+晶体,此类晶体荧光带宽较小,不易产生大频差双频激光。本文采用荧光带宽较大的Yb:YAG晶体作为增益介质,设计了一种大频差可调谐双腔双频激光器。本文主要内容包括以下几个方面:第一,阐述了双频固体激光器国内外研
【基金项目】
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国家自然科学基金（编号:51845755）； 陕西省自然科学基础研究计划（编号:2020JM-465）； 西安市科技计划项目（编号:2020KJRC0079）；
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频差可调谐双频激光器在激光干涉测量、光学传感等领域具有广泛的应用前景。在作为干涉测量系统光源时,为了提高测量精度,需要双频激光器的频差尽可能大。目前双频固体激光所采用的固体增益介质多为掺Nd3+晶体,此类晶体荧光带宽较小,不易产生大频差双频激光。本文采用荧光带宽较大的Yb:YAG晶体作为增益介质,设计了一种大频差可调谐双腔双频激光器。本文主要内容包括以下几个方面:第一,阐述了双频固体激光器国内外研究进展,详细分析了双腔双频固体激光器的系统组成及工作原理。利用速率方程对三能级激光系统的工作特性进行了具体分析。第二,设计了两种不同选模方式的双腔双频固体激光器方案,分别为双折射滤光片选模双腔双频Yb:YAG激光器和扭转模腔选模双腔双频Yb:YAG激光器。两种方案均采用双腔结构,并且双腔均有独立的纵模选择系统,均可实现双频激光的输出。同时理论分析了两种方案的可行性。第三,建立了双折射滤光片单频Yb:YAG激光器实验系统,偏振分光棱镜（PBS）和双折射晶体（BC）组成双折射滤光片进行纵模选择,实现了 1030nm单频激光输出,通过调节腔内双折射晶体的倾斜角度得到了波长调谐量为1.6nm的单频激光输出,对应频率调谐量为452GHz,随着双折射晶体倾角增大,激光输出频率呈周期性变化。同时建立了扭转模腔单频Yb:YAG激光器实验系统,双四分之一波片（QWP）与Yb:YAG晶体构成扭转模腔进行纵模选择,实现了 1030nm单频激光输出。第四,建立了双折射滤光片双腔双频Yb:YAG激光器实验系统,对双频激光的功率特性、振荡特性、频差调谐特性以及偏振特性进行了详细研究。实验结果表明,在双折射滤光片的作用下,双腔均以单纵模形式振荡。通过微调腔内双折射晶体的倾角可获得不同频差的双频激光输出,直线腔频率调谐量为452GHz,直角腔频率调谐量为412GHz,系统输出双频激光最大频差为542GHz。综上所述,本文详细分析了双频Yb:YAG激光振荡原理,搭建了双腔实验系统,获得了输出频率稳定的1030nm的双频激光输出。
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