全固态单频激光技术研究

论文摘要

单频全固态激光器由于具有输出线宽窄、频率稳定性好、结构紧凑和寿命长等优点,因此成为了全固态激光器研究领域的一个重要研究内容。其中,1.06μm单频激光在科研、军事、工业制造和医疗上均具有广泛的应用前景,从而成为国际上研究的热点;同时,研究1.06μm单频激光也是研究其他波长单频激光以及非线性频率变换产生单频激光的基础。在全固态单频激光器中,单频和高功率一直是两个重要的研究方向,高功率单频全固态激光器在工业、医疗、军事等诸多领域有着非常重要的实际应用,特别是非线性光学频率变换技术对高功率单频脉冲激光有着迫切的需求,但是高功率激光输出和单频运转通常难以同时实现。本文的第二章介绍了单频激光器的理论,是本论文的理论基础。本章分别介绍了激光器的模式理论、速率方程的理论、泵浦光和振荡光的空间分布以及对单频检测装置。模式理论是理解激光特性,进行激光腔设计和装调的基础,是研究和掌握激光基本技术和应用的基础;速率方程表征的是原子的自发辐射、受激辐射和受激吸收几率的基本关系,是进行理论计算的根本;泵浦光与振荡光的空间分布,对于基横模的运转是非常必要的;而单频检测装置的介绍决定着实验的最终结果是否可信。四者环环相扣,是实现环行腔单频激光器的基本理论基础。第三章是本论文实验的准备工作。首先对实验中需要的一些参数进行了测量,如热透镜焦距、泵浦光斑大小等参数;其次,根据这些已经测得的参数,对实验腔型进行了设计,以及分析了像散对谐振腔的影响等;最后,利用理论知识,对激光器的阈值和效率进行了估计,基本与实验结果相吻合。本章的准备工作为之后的实验提供了实际的指导,使得之后的实验可以灵活的改变参数,从而取得最好的结果。第四章是本论文的实验部分,也是本章的核心部分,分别介绍了12W的Nd:YVO4单频激光器的实验研究,脉冲单频激光器的研究,Nd:GdVO4单频激光器的研究,以及1319nm激光器的研究和和频的初步研究。本章在上一章的基础之上,获得了斜效率为56%的12 W单频激光输出,据我们所知,这个功率是在国内处于领先地位,激光器的效率在采用808nm泵浦Nd:YVO4晶体相关报道中是最高的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 DPL 的历史发展与现状
• 1.2 全固态激光器的优点
• 1.3 单频DPL 的国内外研究现状
• 1.4 本论文的主要工作
• 第2章 单频激光器的理论基础
• 2.1 激光器的模式理论
• 2.1.1 空间烧孔效应
• 2.1.2 横模的选择
• 2.1.2.1 横模选择原理
• 2.1.2.2 横模的选择方法
• 2.1.3 纵模的选择
• 2.1.3.1 纵模选择原理
• 2.1.3.2 纵模选择方法
• 2.2 速率方程及输出特性
• 2.3 泵浦光和振荡光的空间分布对激光器输出特性的影响
• 2.4 单频检测装置的介绍
• 2.5 本章小结
• 第3章 高功率单频激光器的谐振腔设计
• 3.1 热透镜的测量
• 3.2 法拉第旋光器的研制
• 3.3 泵浦光斑的测量
• 3.4 环形腔的设计
• 3.5 像散的影响
• 3.6 小信号增益系数的计算
• 3.7 激光器效率的计算
• 第4章 高功率高效率单频激光器的实验研究
• 4 单频激光器的实验研究'>4.1 高功率高效率连续Nd:YVO₄单频激光器的实验研究
• 4 单频激光器的实验装置'>4.1.1 高功率高效率连续Nd:YVO₄单频激光器的实验装置
• 4.1.2 实验结果及分析
• 4 单频激光器的实验研究'>4.2 脉冲Nd:YVO₄单频激光器的实验研究
• 4 单频激光器的实验研究'>4.3 高功率连续Nd:GdVO₄单频激光器的实验研究
• 4 单频激光器的实验装置'>4.3.1 高功率连续Nd:GdVO₄单频激光器的实验装置
• 4.3.2 实验结果及分析
• 4.4 连续1319nm 激光器的实验研究
• 4.5 589nm 和频的初步研究
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间所发表学术论文
• 致谢