论文摘要
受激拉曼散射（SRS）是一种重要的非线性光学变频方法，可以获得新的激光波长，大大拓宽激光的光谱范围。转换后的激光波长由抽运光的波长和拉曼介质决定。受激拉曼散射具有多种优良特性，如散射光光束质量好、脉宽窄、不需要相位匹配、具有高的转换效率等。与传统的气体、液体拉曼介质相比，固体拉曼介质具有粒了浓度大、体积小、拉曼增益系数大及热导性好等优点。近年来，多种人工生长的晶体被发现是优良的拉曼介质，例如Ba（NO3）2，BaWO4，SrWO4，KGd（WO4）2和YVO4晶体等。以晶体作为拉曼介质的固体拉曼激光器结构紧凑、效率高、稳定性好，在信息、交通、测量、医疗、国防和工农业等领域都有重要的应用。固体拉曼激光器有多种腔型，具体可分为拉曼发生器、外腔式拉曼激光器、内腔式拉曼激光器、耦合腔拉曼激光器以及自拉曼激光器等。其中内腔式拉曼激光器的拉曼介质位于激光器的谐振腔内，可以充分利用腔内高的功率密度。并且激光晶体和拉曼晶体是分开的，在高功率泵浦下，拉曼激光器的输出特性受晶体的热效应影响比较轻，转换效率高，相对于基频光功率可以达到60-80％的光-光转换效率，因而在最近几年备受关注。本文以Nd：YAG作为激光晶体，以YVO4和SrWO4晶体为拉曼介质，实现了主动调Q内腔式拉曼激光器的高效运转。系统的研究了这两种晶体的拉曼光的输出特性，包括不同的脉冲重复率、不同的谐振腔长度、不同的输出镜耦合透过率等对拉曼光输出的影响。具体内容为：介绍了一种新的主动调Q内腔式拉曼激光器的速率方程。通过考虑腔内基频光和拉曼光光了数密度的横向分布对拉曼激光器输出特性的影响，得到了考虑基频光光了数密度、拉曼光光子数密度空间分布的主动调Q内腔式拉曼激光器的速率方程。该速率方程能更好的描述内腔式拉曼激光器的输出特性。首次采用Nd：YAG晶体作为激光介质，YVO4晶体为拉曼介质，采用声光调Q，研究激光二极管（LD）端面泵浦主动调Q内腔式Nd：YAG／YVO4拉曼激光器的输出特性。研究了在不同腔长、不同输出镜透过率、不同脉冲重复率下，拉曼光的平均输出功率、单脉冲能量、脉冲宽度与泵浦功率的变化关系。在泵浦功率为9．8W，脉冲重复率为20kHz时，得到1176nm拉曼光的平均输出功率为1．46W，相对于LD泵浦功率的转换效率为14．9％。利用速率方程理论对输出拉曼光的单脉冲能量和脉冲宽度作了计算，理论计算结果与测得的实验结果基本一致。首次采用Nd：YAG晶体为激光介质，SrWO4晶体为拉曼介质，采用声光调Q，实现了LD端面泵浦主动调Q内腔式Nd：YAG／SrWO4拉曼激光器的高效运转。研究了谐振腔长度、输出镜透过率、脉冲重复率等因素对拉曼输出光的影响。在泵浦功率为10．2W，脉冲重复率为20kHz时，得到1179．6nm拉曼光最高平均输出功率为1．7W，相对于LD泵浦功率的转换效率为16．7％。利用速率方程理论对输出拉曼光的单脉冲能量和脉冲宽度作了计算，理论计算结果与测得的实验结果基本一致。
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