连续LD侧面抽运高重频266nm紫外激光器研究

论文摘要

全固态紫外激光器不仅综合了全固态激光器结构紧凑、性能稳定、高效率和紫外激光波长短,光点面积小,强光子能量、更高的分辨率等优势,使其在材料加工处理、光学数据存储、医疗化学、环境检测等领域的应用前景得到巨大程度的扩展。本文利用非线性频率变换技术实现1064nm红外激光到266nm紫外激光的变换。基于这种方法,实验中采用连续LD侧面泵浦Nd3+:YAG晶体,被动调Q获得高重频1064nm动态基频光,经过二倍频晶体KTP产生532nm绿光,四倍频晶体BBO产生高重频的266nm紫外激光输出。其主要研究内容可概括如下：（1）根据Nd3+:YAG晶体的物理及光学特性,利用简化四能级激光速率方程,给出连续LD被动调Q速率方程,以及单脉冲能量、峰值功率和脉冲宽度等参数的表达式。根据激光放大的基本原理,理论计算出激光放大器的输出能量和放大倍数。（2）通过谐振腔g参数理论结合高斯光束ABCD传输矩阵,分析总结不稳腔型的特点,并且优化设计了谐振腔结构参数。提出倍频晶体选择理论依据,并选择出最佳的倍频晶体。（3）从三波耦合方程和相位匹配技术出发,推导出KTP、BBO晶体倍频过程中相关参数和倍频转换效率,模拟计算基频光功率密度、发散角与转换效率之间的关系。（4）在理论分析的基础上进行实验研究,通过LD侧面泵浦的手段,当注入电流和重复频率分别为18A.4kHz的条件下,实现了266nm紫外激光输出,平均功率为30mW。绿光—紫外光转换效率为5.23%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 全固态激光器的历史与发展
• 1.2 紫外激光器的研究背景
• 1.3 全固态266nm紫外激光器的国内外研究现状
• 1.4 266nm紫外激光技术的分析
• 1.5 本论文的主要研究内容
• 第二章 LD侧面泵浦固体激光放大器理论基础
• 2.1 固体激光器理论
• 2.2 被动调Q原理及技术
• 2.3 激光放大基本原理
• 第三章 LD侧面泵浦激光器谐振腔设计及倍频技术理论分析
• 3.1 激光谐振腔特性
• 3.2 紫外倍频晶体的选择
• 3.3 单轴晶体的相位匹配技术
• 3.4 倍频转换效率的理论分析和模拟计算
• 第四章 LD侧面抽运高重频266nm紫外激光器实验研究
• 4.1 LD输出特性实验研究
• 4.2 热透镜焦距的测量
• 4.3 1064nm基频光的实验研究
• 4.4 532nm二倍频绿光实验研究
• 4.5 BBO晶体四倍频266nm实验研究
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献