473nm全固体蓝光激光器的研究

论文摘要

LD泵浦全固体激光器（简称DPSSL）是当前世界激光产业研究的热点之一。它正逐步取代一些传统激光器,成为目前发展最为迅速的激光器,广泛应用于材料加工、医疗、军事等领域。LD泵浦掺Nd3+激光介质,腔内倍频全固体蓝光激光器已成为获得蓝光最有效、最具商业价值的方法,进而成为一个研究热点。但目前瓦级全固体蓝光激光器的研究还不成熟,本文在理论和实验上进行研究,对全固体蓝光激光器的产业化具有一定的参考价值。主要工作如下:1.介绍了Nd:YAG与Nd:YVO4的物理、光学特性,并比较它们准三能级跃迁的优、劣点,选取Nd:YAG作为激光介质,并对其激光特性进行详细的研究。介绍了能级理论,对Nd:YAG准三能级系统进行分析,提出Nd:YAG激光晶体的制冷控温是实现946nm激光的关键。2.介绍了倍频原理,指出提高倍频效率的方法。并对几种倍频晶体进行比较,选出较合适的倍频晶体LBO。最后,介绍了LBO的物理、光学性质及I类相位匹配倍频过程。3.介绍了几种常用的谐振腔类型,采用ABCD传输矩阵求得腔内模式主要参量;指出腔体设计时应特别关注的两点。采用简易的平-平腔,测得不同泵浦功率下Nd:YAG晶体的热焦距,对腔体的设计具有一定的参考价值。4.设计了平-凹线性腔激光器,并对腔体进行分析,利用LD端面泵浦Nd:YAG,LBO腔内倍频,采用风冷系统,实现1.6 W的蓝光输出,光-光转化效率为7.8%,为目前线性腔的最高输出功率;分析了实验的优点与不足之处。5.设计了V型折叠腔,并对腔体各参数进行分析与选定,实现421mW的蓝光输出。最后,对实验输出功率不理想的原因进行分析,提出了改进的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 LD 泵浦全固体激光器（DPSSL）
• 1.1.1 DPSSL 的发展历史
• 1.1.2 DPSSL 的发展方向及应用
• 1.2 全固体蓝光激光器
• 1.3 LD 泵浦 Nd:YAG 腔内倍频蓝光激光器
• 1.4 本论文工作内容
• 第二章 激光材料分析与选择
• 2.1 激光材料
• 2.2 能级系统理论
• 2.2.1 三能级系统
• 2.2.2 四能级系统
• 2.3 Nd:YAG 的激光特性
• 2.4 本章小结
• 第三章 倍频原理与倍频晶体
• 3.1 倍频技术
• 3.1.1 二次谐波的产生
• 3.1.2 倍频效率
• 3.2 相位匹配
• 3.2.1 角度相位匹配——临界相位匹配
• 3.2.2 温度相位匹配——非临界相位匹配
• 3.3 倍频晶体
• 3.3.1 倍频晶体的选择
• 3.3.2 LBO 晶体倍频特性
• 3.4 本章小结
• 第四章 谐振腔的设计与热透镜效应
• 4.1 谐振腔的设计
• 4.1.1 谐振腔的类型
• 4.1.2 谐振腔参数计算
• 4.2 热透镜效应
• 4.3 热焦距的测量
• 4.3.1 热焦距测量原理
• 4.3.2 实验装置及结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 线性腔全固体蓝光激光器
• 5.1 线性腔的设计与分析
• 5.2 实验装置及结果
• 5.3 实验结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 折叠腔全固体蓝光激光器
• 6.1 折叠腔的设计与分析
• 6.2 实验装置及结果
• 6.3 实验结果分析
• 6.4 本章小结
• 参考文献
• 致谢