被动调Q全固体蓝光激光器

论文摘要

随着半导体技术的发展,激光二极管（LD）在功率、转换效率、运行寿命等方面有很大提高,这使得激光二极管泵浦的全固体激光器（DPSSL）得到迅速发展。DPSSL具有全固化、体积小、泵浦效率高等优点,而蓝光激光器有着非常广泛的用途。本文主要研究被动调Q全固体蓝光激光器,全文主要内容如下:首先简单介绍了激光的三能级及四能级系统,并对Nd:YAG晶体及其准三能级系统进行分析。其次阐述了激光调Q的基本原理,及其类型与分类,并重点分析了Cr:YAG被动调Q的特性。然后对倍频原理进行简单的介绍,比较了几种常用于蓝光激光器的倍频晶体,重点分析了LBO的腔内倍频特性。最后对激光输出性能有重大影响的热透镜效应进行分析,并利用ABCD传输定律,对线性腔和三镜折叠腔进行了比较。根据理论分析,以Nd:YAG作为激光增益介质,Cr:YAG作为吸收晶体,LBO作为倍频晶体,设计了被动调Q全固体蓝光激光器,测量了Cr:YAG在腔内不同位置时,473nm蓝光的平均功率、重复频率及脉宽等参数,并通过计算得到峰值功率。在线性腔下,获得了脉宽为120ns,峰值功率为105W,脉冲重复频率为18.6KHz的473nm蓝光脉冲输出;在三镜折叠腔下,当Cr:YAG位于短臂L2时,获得了脉宽为200ns,峰值功率为55W,脉冲重复频率为23.9KHz的473nm蓝光脉冲输出;当Cr:YAG位于长臂L1时,获得了脉宽为320ns,峰值功率为37W,脉冲重复频率为26.7KHz的473nm蓝光脉冲输出。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 LD泵浦固体激光器（DPSSL）的发展与应用
• 1.1.1 DPSSL的发展历程
• 1.1.2 DPSSL的特点及应用
• 1.2 全固体蓝光激光器
• 1.2.1 全固体蓝光激光器的应用
• 1.2.2 实现全固体蓝光激光器的途径
• 1.2.3 473nm蓝光DPSSL的发展
• 1.3 Cr:YAG被动调Q激光器研究进展
• 1.4 本论文主要工作
• 第二章 能级系统理论
• 2.1 三能级系统
• 2.2 四能级系统
• 2.3 Nd:YAG晶体及其准三能级结构
• 2.3.1 Nd:YAG晶体特性
• 2.3.2 Nd:YAG准三能级速率方程
• 第三章 调Q理论
• 3.1 调Q的基本原理
• 3.1.1 谐振腔的Q值
• 3.1.2 调Q的基本原理
• 3.2 调Q的类型与分类
• 3.3 Cr:YAG被动调Q
• 3.3.1 Cr:YAG晶体
• 3.3.2 速率方程
• 第四章 倍频原理
• 4.1 二次谐波产生
• 4.2 相位匹配
• 4.2.1 角度相位匹配
• 4.2.2 温度相位匹配
• 4.2.3 相位匹配宽度
• 4.3 用于蓝光激光器的倍频晶体
• 4.4 LBO的腔内倍频特性
• 第五章 被动调Q全固体蓝光激光器
• 5.1 腔体设计
• 5.1.1 热透镜效应
• 5.1.2 热焦距的测量
• 5.1.3 谐振腔
• 5.2 实验装置
• 5.2.1 实验平台
• 5.2.2 镀膜
• 5.2.3 测量仪器
• 5.3 实验结果
• 5.3.1 线性腔
• 5.3.2 三镜折叠腔
• 5.3.3 结果分析
• 第六章 总结和展望
• 参考文献
• 硕士期间完成论文
• 致谢