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全固态Nd：GdVO4-KBe2BO3F2紫光激光器件的研究

2020-11-21阅读(854)

全固态Nd：GdVO4-KBe2BO3F2紫光激光器件的研究

论文摘要

本论文围绕着北京市教委基金项目,对新型激光晶体Nd:GdVO4和非线性光学晶体KBe2BO3F2（KBBF）的光学特性进行了研究。由于激光二极管（LD）抽运的全固态深紫外激光器具有功率高、体积小、效率高和稳定性好等优点,具有重要的开发价值。目前深紫外激光的输出主要依靠频率变换技术,因此,在全固态深紫外激光器中,激光晶体和非线性光学晶体是最重要的核心部分,它们对激光输出特性起着决定性作用。在激光晶体中,Nd:GdVO4在实现高功率激光输出方面更具优越性,而KBBF 在现有非线性晶体中可达到最短的深紫外波段,二者的联合必然给全固态深紫外激光器带来光明的前景。本文从理论上对Nd:GdVO4 和KBBF 晶体的相关特性进行了详尽的研究,以期对LD 泵浦的Nd:GdVO4—KBBF高功率全固态紫外激光器的实验工作给予指导。论文对激光晶体Nd:GdVO4的激光输出特性进行了研究。从速率方程出发,数值计算和分析了泵浦光斑和振荡光斑、晶体长度、腔内损耗、输出镜透过率、泵浦功率等因素对输出功率为25W 的LD 端面泵浦的Nd:GdVO4全固态激光器输出功率、振荡阈值功率和斜效率等特性的影响。求得了其阈值泵浦功率、阈值泵浦条件下的输出功率和最佳透过率,并与Nd:YVO4和Nd:YAG 晶体进行了比较。在非线性光学晶体方面,对KBBF 晶体的倍频（SHG）、混频（THG）和角度调谐特性进行了数值模拟计算和分析。根据能量、动量守恒关系和KBBF 晶体的色散方程,计算了其I 类和II 类匹配方式下,SHG 和THG 的相位匹配角、有效非线性系数、离散角、离散长度、允许角和允许波长等参量,模拟了其I 类角度调谐特性曲线,并与目前广泛应用的紫外晶体BBO 和CLBO 进行了比较。另外,在实验上用CLBO 晶体对调Q Nd:YAG 1064nm 的光脉冲进行了腔外I 类倍频和混频,得到了倍频6.09%和混频2.86%的最大转换效率。对基频光的稳定性进行了测量,实验上分析了基频光1064nm 和SHG 532nm 及THG 355nm的光束质量和脉冲宽度。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景和研究意义
  • 1.2 KBBF 晶体的研究背景和意义
  • 1.2.1 非线性晶体的研究进展
  • 1.2.2 KBBF 晶体的研究意义
  • 4 晶体的研究背景和意义'>1.3 Nd:GdVO4晶体的研究背景和意义
  • 1.4 本论文的研究内容和意义
  • 1.5 本论文来源
  • 4固体激光器的理论研究'>第2章 LD 端面泵浦Nd:GdVO4固体激光器的理论研究
  • 2.1 速率方程理论
  • 2.1.1 速率方程
  • 2.1.2 泵浦光与振荡光的空间分布函数
  • 4 固体激光器输出特性的理论分析'>2.2 端面泵浦 Nd:GdVO4固体激光器输出特性的理论分析
  • 2.2.1 泵浦阈值功率
  • 2.2.2 输出功率与斜效率
  • 4 固体激光器输出特性的数值分析'>2.3 端面泵浦 Nd:GdVO4固体激光器输出特性的数值分析
  • 2.3.1 泵浦光和谐振光光斑大小对输出功率的影响
  • 2.3.2 增益介质长度对输出功率的影响
  • 2.3.3 腔内损耗对输出功率的影响
  • 2.3.4 输出镜透过率对输出功率的影响
  • 2.3.5 激光输入输出特性
  • 2.3.6 泵浦光和振荡光的光斑大小对激光器阈值的影响
  • 2.3.7 腔内损耗对激光器阈值的影响
  • 2.3.8 最佳透过率与腔内固有损耗的关系
  • 2.3.9 最佳透过率与输入泵浦功率的关系
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 KBBF 晶体频率变换特性的理论研究
  • 3.1 KBBF 晶体的倍频特性
  • 3.1.1 SHG 相位匹配角
  • 3.1.2 SHG 有效非线性系数
  • 3.1.3 SHG 离散角
  • 3.1.4 SHG 离散长度
  • 3.1.5 SHG 允许参量
  • 3.2 KBBF 晶体的混频特性
  • 3.2.1 THG 相位匹配角
  • 3.2.2 THG 有效非线性系数
  • 3.2.3 THG 离散角
  • 3.2.4 THG 离散长度
  • 3.2.5 THG 允许参量
  • 3.3 KBBF 晶体的角度调谐特性
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 CLBO 晶体激光变频的实验研究
  • 4.1 CLBO/BBO/LBO 晶体的倍频和混频光输出实验
  • 4.1.1 实验设备
  • 4.1.2 实验光路
  • 4.2 实验结果
  • 4.2.1 基频光的稳定性
  • 4.2.2 CLBO/BBO/LBO 晶体倍混和混频转换效率
  • 4.2.3 CLBO 晶体倍混、混频光和基频光光束质量
  • 4.2.4 CLBO 晶体倍混、混频光和基频光的脉冲宽度
  • 4.3 本章小结
  • 结果和讨论
  • 参考文献
  • 附录
  • 攻读硕士学位期间所发表的论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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