LD泵浦Nd：YAG/LBO全固体蓝光激光器

论文摘要

近年来,随着蓝光在军事、通讯、彩色打印、高密度光存储、激光显示及生物化学方面的应用,人们对二极管激光器(LD)泵浦的全固体蓝光激光器的研究越来越多。但相对于全固体红、绿激光器来说,全固体蓝光激光器的发展比较缓慢,技术上还不成熟。本论文利用了激光二极管来对Nd :YAG晶体进行泵浦并利用LBO晶体对输出的946nm激光倍频,获得了473nm的蓝光输出,较完整地给出了理论阐述和实验研究。本文首先用实验验证了实验中应用的光纤耦合固体激光器输出的光束近似为高斯光束,并利用矩阵光学方法结合数值计算分析设计了比较稳定的准直聚焦耦合系统;研究了准三能级跃迁理论,利用激光谐振腔处于稳态时的阈值方程,画出了Nd :YAG晶体准三能级946nm起振时,不同透射损耗下的激光阈值同最佳激光晶体长度之间的关系图;给出了热焦距、阈值功率和泵浦光斑半径三者之间的关系;介绍了倍频理论和相位匹配原理,并对四种蓝光倍频晶体LBO、KN.、BBO和BIBO的性能参数进行了比较;以ABCD矩阵为工具,用g参数和等效G参数分别对以直腔和V型折叠腔为代表的驻波腔进行了理论分析和计算,求得了在直腔和V型腔内传播的高斯光束的相应的参数,并结合具体的器件,详细地分析讨论了腔体的稳定性、腔内光腰位置随腔体参数变化的情况,设计出了比较合适的谐振腔,为实验的开展做好了准备。最后,根据前文的分析,采用直腔结构,在利于激光器件调整的燕尾导轨上对激光器进行了优化。当泵浦功率为30W时,得到输出功率为600mW的473nm蓝光,并结合WDS组合式光栅光谱仪进行了蓝光光谱扫描。然后对实验中发现的问题提出了完善并对以后的实验提出了设想。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 激光二极管泵浦固体激光器（DPSSL）
• 1.2.1 激光二极管泵浦的特点
• 1.2.2 激光二极管泵浦的方式
• 1.3 全固体蓝光激光器的应用
• 1.4 全固体蓝光激光器的研究
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 耦合系统的设计
• 1 参数的确定'>2.1 光纤输出的 q₁参数的确定
• 2.2 高斯光束经双平凸薄透镜系统后的光斑半径和像距公式
• 2.3 像距和光斑半径随不同参数的变化
• 2 随物距 s₁ 的变化'>2.3.1 像距 s₂ 随物距 s₁的变化
• 2 随d'的变化'>2.3.2 像距 s₂随d'的变化
• 2 随 f₁ , f₂的变化'>2.3.3 像距 s₂ 随 f₁ , f₂的变化
• 2 随 s₂ 的变化'>2.3.4 光斑半径 w₂ 随 s₂的变化
• 2 随 f₁ , f₂的变化'>2.3.5 光斑半径 w₂ 随 f₁ , f₂的变化
• 2 随d'的变化'>2.3.6 光斑半径 w₂随d'的变化
• 2 随 s₁ 的变化'>2.3.7 光斑半径 w₂ 随 s₁的变化
• 第三章 激光材料与准三能级系统分析
• 3.1 激光材料的选择
• 3.2 Nd:YAG 的激光特性与准三能级系统
• 3.3 最佳晶体长度与激光阈值
• 3.4 Nd:YAG 晶体的热透镜效应
• 第四章 倍频理论与倍频晶体
• 4.1 倍频理论
• 4.2 倍频晶体性能比较
• 第五章 谐振腔设计
• 5.1 直腔参数计算
• 5.2 V 型腔参数计算
• 5.3 腔镜膜系设计
• 第六章 直腔蓝光激光器
• 6.1 理论推导
• 6.2 实验及数据处理
• 6.3 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文