论文部分内容阅读
本论文介绍了拉曼激光,倍频黄光以及-2微米红外激光的发展现状、研究意义、实现方法以及全固态激光的速率方程理论;并利用光纤耦合的808 nm LD泵浦源,用Nd:YV04,Nd:GAB晶体作为激光增益材料,用SrW04作为拉曼晶体,LBO作为倍频晶体,探索研究了ll80nm拉曼激光和倍频590nm黄光的激光特性;利用795nm LD脉冲激光器泵浦Tm,Ho及敏化离子共掺NaY(W04)2晶体,对2微米红外激光输出特性进行了探索研究:
根据1180nm拉曼激光及其倍频590nm黄光波段激光的特点,设计了激光谐振腔结构以及膜系参数,实现了808 nm LD泵浦的Nd:YV04(Nd:GAB)/SrW04的118Onm拉曼激光输出,探索了腔长、输出镜透过率、拉曼晶体长度以及偏振方向等对激光阈值和输出功率、光转换效率以及斜率效率等的影响,并采用LBO晶体探索研究了拉曼倍频590 nm黄光输出的阈值、功率特性等。在透过率T=1.7%,泵浦功率为1695mW条件下,获得了345mW的1180nm拉曼激光输出,光转换效率为20.3%,斜率效率为29.9%,阈值约为445 mW:加入倍频晶体LBO后,我们在腔长L=110mm,15W泵浦功率下,获得了230 mW的590nm倍频拉曼激光输出,光转换效率为1.5%,阈值为2.8W。研究结果发现,紧凑的腔结构、合适的偏振方向、合适的拉曼晶体长度等都对拉曼激光和倍频黄光的效率、功率起到很大影响。
在SrW04晶体拉曼激光实验中,我们发现了位于473nm波段的蓝色荧光,通过仔细分析,我们发现其机理并非简单的上转换或者普通荧光发射,最后我们提出四波混频诱导激发产生473 nm蓝色荧光的机理。
根据2微米红外激光的特点,设计了谐振腔结构和膜系参数,利用光纤耦合795nm LD脉冲激光器泵浦Tm,Ho及敏化离子共掺NaY(W04)2晶体,研究了不同温度、重复频率、脉宽下的激光输出阈值、功率的变化关系,并与准三能级理论模拟数据进行了比较分析。在峰值功率为50W、最高重复频率为100 Hz、脉宽为200us条件下,泵浦Tm:NYW晶体,Tm,Ce:NYW晶体时并未观察到2微米激光输出,泵浦Tm,Ho:NYW晶体和Tm,Ho,Ce:NYW晶体时,观察到-2微米激光输出。在利用Tm,Ho:NYW晶体作为增益材料实验中,可以发现温度越低,阈值越低,输出功率越高,在T=283K,峰值功率为50W时,我们获得了最高39.6 mW的激光输出,相当于峰值功率为2.82 W,光转换效率为5.6%。在利用Tm,Ho,Ce:NYW晶体作为增益材料实验中,由于Ce3+浓度达到30%,因而在泵浦功率为50 W, T=293K,L=30 mm,尺寸为3×3×1 mm3,脉宽为200μs,频率为50Hz条件下,仅获得0.2 W的激光输出。但由于Ce离子的引入,原本存在于Tm,Ho:NYW晶体中的绿光上转换已经被抑制并消失,说明Ce的引入能够有效抑制Tm,Ho离子共掺杂带来的上转换能量损耗。