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绿光激光器应用广泛,尤其是在激光显示领域。绿光激光作为激光显示的光源之一,一直限制着激光显示的发展。这是因为目前绿光半导体激光器无论从功率、效率以及可靠性等方面都不足以满足激光显示的要求,因此目前常采用倍频的方式生成绿光。本文利用1064nm低发散角光子晶体激光器和周期性极化MgO∶LiNbO3(PPLN)晶体内腔倍频以及半导体激光器泵浦Nd3+∶GdCa4(BO3)3(Nd∶GdCOB)晶体自倍频(Self-frequency-doubling,SFD)产生绿光激光,这两种方案为产生绿光激光提供了新的思路和方法。本文的主要工作内容和创新点如下: 1、理论上分析了光子晶体激光器在直接倍频和泵浦自倍频中的优势。在直接倍频中,无论是利用相同的晶体倍频还是用各自最优化长度的晶体,光子晶体激光器的倍频性能都要优于普通半导体激光器。相比普通半导体激光器,光子晶体激光器在泵浦自倍频中,能提高自倍频效率。 2、研究了796nm半导体激光器泵浦Nd∶GdCOB自倍频性能。基于796nm相较于811nm在电场平行于Z轴方向有更大的吸收截面,在功率为2.94W的796nm激光器泵浦下,实现了460mW的545nm绿光输出,光光转换效率为15.8%。与808nm LD泵浦Nd∶GdCOB的实验结果相比,796nm LD泵浦自倍频的绿光功率以及光光转换效率均较高。 3、用脉冲半导体激光器泵浦Nd∶GdCOB自倍频,改善自倍频过程中的热效应。脉冲激光器的脉宽为466μs,与连续情况下相比,脉冲激光器泵浦所获得的绿光输出功率和光光转换效率均有所提高。说明脉冲LD泵浦Nd∶GdCOB有助于改善热效应,提高自倍频性能。 4、设计并制作了1064nm低发散角光子晶体激光器,基于此激光器实现了PPLN内腔倍频绿光输出。该光子晶体激光器在外腔共振下实现3.2W的腔内功率,并采用PPLN内腔倍频,实现了4.3A下400μW的绿光功率输出,其中心波长532nm,谱宽(FHWM)约为1nm。