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随着固体激光器的不断发展,对激光器输出纵模模式的研究逐渐被人们所重视,包括单纵模输出以及锁模输出。单纵模全固态激光器由于具有输出线宽窄、频率稳定性好、结构紧凑和寿命长等优点,在光学测量、光谱学、量子信息光学等领域具有广泛应用,并且在非线性光学过程起着重要作用。锁模技术可以获得更窄激光脉宽、更高峰值功率的超短脉冲输出,在物理学等超快物理现象等方面具有重要应用。随着大量优良拉曼晶体的出现,由于结构简单、转换效率高、机械和热性能良好,全固态拉曼激光器已经被广泛关注。因此,对LD泵浦固体拉曼激光器纵模模式研究会是以后固体拉曼激光器研究的重要方向。 本论文首先研究了全固态激光器在单纵模运转时的基本原理。可以通过插入腔内元件调节纵模间的增益和损耗差,以及抑制或消除空间烧孔的方法实现单纵模运转。然后研究了实现全固态激光器单纵模运转的基本方法:F-P标准具选模法、被动调Q自选模法等。分析了单标准具以及双标准具选模的理论基础,对双标准具角度调节进行了理论计算。由于具有较长的脉冲建立时间,被动调Q可以实现对单纵模的选择。对被动调Q结合腔内标准具实现单纵模激光器运转的可行性进行了理论分析。 对LD泵浦端面镀膜Nd:YAG晶体全固态单纵模激光器进行了实验研究。实验中,利用端面镀膜的Nd:YAG晶体作为激光介质,通过腔内插入单F-P标准具的方法实现了稳定的单纵模连续激光输出。在入射泵浦功率小于2.75W时,通过调节标准具的倾斜角度均可以获得稳定的单纵模激光输出,其中获得的最大单纵模输出功率为1.17W,对应最大的光光转换效率为42%。对被动调 Q自选模激光器进行了实验研究,实验证明饱和吸收体的初始透过率越小越有利于被动调Q自选模,和理论分析一致。在采用初始透过率为70%的饱和吸收体时实现了被动调 Q单纵模输出。然后在此基础上通过插入腔内标准具获得了最大输出功率为0.524W的单纵模脉冲输出,此时的泵浦功率为4.75W,对应的光光转换效率为11%。 分析了固体激光器锁模的基本原理,给出了实现锁模输出的基本方法:克尔透镜效应锁模以及幅值机制的被动锁模机制。利用基于幅值机制的速率方程模型对主动调Q拉曼锁模激光器进行了理论计算和分析。当腔长越长时越有利于锁模脉冲的输出。 以Nd:YAG为激光介质,PbWO4晶体为拉曼介质,对LD泵浦主动调Q内腔式拉曼激光器的锁模特性进行了实验研究。实现了主动调Q锁模Nd:YAG/PbWO4拉曼激光器的稳定运转。当泵浦功率为9.11W,主动调Q脉冲重复率为15KHz时,我们得到的最大输出功率为1.003W,相应的锁模脉冲重复频率为860MHz,锁模脉冲宽度小于207皮秒,此时的转换效率为11%。调Q脉冲宽度为4.5ns。实验中观察到稳定的锁模调制深度达到100%。通过改变实验中的腔长,可以得到腔长越长越有利于获得稳定的锁模脉冲输出,这和理论计算的结果相符合。