论文部分内容阅读
染料激光具有波长调谐范围宽、输出功率高、吸收和增益易控制等优点,在医疗、遥感、光谱分析等领域得到广泛应用。与液体染料激光器相比,固态染料激光器结构紧凑、应用简便、无污染、成本低,得到了人们广泛青睐。本论文首先对可调谐固体染料激光器发展历程、研究进展及应用前景进行综述,然后对可调谐染料激光器的基本理论进行分析和讨论。在此基础上,以聚合物PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)为基质,制备了掺杂PM567、PM580、PM597等染料的固体激光介质。在调Q Nd: YAG激光倍频532nm泵浦条件下,对不同固体染料介质的荧光特性和宽带激光输出特性(激光谱和斜率效率)进行研究。实际应用中,通常要求可调谐染料激光具有窄线宽输出。本文选择光栅为调谐元件,分别采用自准直光栅和掠入射光栅谐振腔,对不同固体染料介质的调谐特性进行了研究。获得调谐范围覆盖543~609nm、线宽小于0.2nm、斜率效率近52%激光输出,这是目前见报道效率最高的可调谐窄线宽染料激光。为同时得到窄线宽、高脉冲能量的可调谐固体染料激光,以掺杂PM567固体染料为增益介质,对窄线宽小信号染料激光的放大特性进行研究:(1)研究小信号增益与放大级泵浦功率密度关系,当注入放大级种子光为17.8μJ、泵浦光功率密度为0.19 MW/cm2时,获得高达213倍的放大增益;(2)研究不同泵浦能量条件下,放大级染料增益随注入种子光变化情况,得到泵浦能量为3.1mJ、注入种子光0.814μJ时,小信号增益72倍;(3)研究放大级提取效率与泵浦能量关系,放大级泵浦光能量4.8mJ、注入种子光0.45mJ时,经放大输出激光2.4mJ,最高达到40.5%提取效率。在上述研究的基础上,采用振荡-放大结构,进行窄线宽、高脉冲能量可调谐固体染料激光输出研究。当注入放大级种子光能量为94μJ、泵浦光能量为46mJ,获得562nm处输出窄线宽激光能量16mJ,种子光被放大170倍,放大级提取效率达到34.6%。