Pr:YLF绿光激光器

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可见光波段的激光在激光显示、激光通信,光谱学、生物医学、量子光学等方面有着广泛的应用。其中绿光激光的产生方法一般有:半导体激光器直接激射绿光,或是通过倍频技术获得绿光。目前可见光激光中的蓝光和红光半导体激光器都有了重大发展,而绿光半导体激光器则发展缓慢。目前报道绿光半导体激光器最高输出功率为几十毫瓦。而倍频绿光激光器则容易受温度变化影响,因此需要温控,结构较复杂等。本文目的在于研究一种通过下转换,非倍频方式,直接产生绿光激光的固态激光技术。即蓝光激光二极管泵浦Pr∶YLF绿光激光器。  文章首先介绍了目前绿光半导体激光器的发展情况及国内国外Pr∶YLF绿光激光器的研究发展情况。介绍了Pr∶YLF晶体的一些光学,机械,热学特性等。测量了Pr∶YLF晶体的偏振吸收谱和发射谱。晶体对中心波长分别为444nm,469nm,479nm的π方向泵浦光有较大的吸收,其中以479nm处吸收最强。由测量的发射谱可以看出Pr∶YLF晶体可以实现多条可见光波段谱线跃迁。  介绍了激光器四能级系统基本理论并对理论结果进行了模拟分析。由空间相关的速率方程模型推导得到了激光器的阈值表达式,激光器输出功率与泵浦功率关系式,斜效率表达式等。介绍了一种测量腔内损耗的方法,F-C方法。  分析了腔内模斑半径大小变化情况,输出功率随激光光斑与泵浦光斑半径比变化及随透射率变化情况。获得使输出功率最大的光斑比和最佳透射率,进而指导激光器的设计。做了不同实验并对结果进行了比较。发现泵浦光束整形可以降低激光器的阈值,提高输出功率。在相同泵浦功率下,波长匹配的泵浦源可以提高晶体对泵浦光的吸收进而提高输出功率等。研究了不同激光器的输入输出特性,计算了相应的腔内损耗。在5mm晶体实验中,在T=1.9%时获得本文的最大输出功率184.4mW,阈值吸收功率为157.6mW,斜效率38.4%,最大光光效率23.5%。  最后我们制作了一台腔长约为8mm的小型化绿光激光器。在入射光功率为823mW时,获得输出功率118mW,相对于入射光的斜效率为29%,光光效率14%。最后进行了三基色激光合成白光实验。
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