【摘 要】
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受激拉曼散射作为产生新型波长激光的一种高效频率变换手段,具有无需相位匹配、光束净化和脉宽压缩等多种优良特性,是激光及非线性光学领域的研究热点。Cr4+:YAG晶体被动调Q的固体拉曼激光器充分结合了固体激光技术、固体拉曼介质和固体可饱和吸收体的优势,对制作小型化、易调节、高可靠性和价格便宜的现场应用脉冲激光器件具有重要价值。YVO4晶体具有丰富的拉曼光谱特性,基于其不同拉曼几何配置下多种拉曼模的研究
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受激拉曼散射作为产生新型波长激光的一种高效频率变换手段,具有无需相位匹配、光束净化和脉宽压缩等多种优良特性,是激光及非线性光学领域的研究热点。Cr4+:YAG晶体被动调Q的固体拉曼激光器充分结合了固体激光技术、固体拉曼介质和固体可饱和吸收体的优势,对制作小型化、易调节、高可靠性和价格便宜的现场应用脉冲激光器件具有重要价值。YVO4晶体具有丰富的拉曼光谱特性,基于其不同拉曼几何配置下多种拉曼模的研究对拓展激光输出波长具有重要价值。本文选用沿a轴切割的YVO4晶体作为拉曼介质,以储能能力较强的Nd:YAP晶体作为激光晶体。以被动调Q的1080 nm基频光作为激发光,针对YVO4晶体中不同拉曼频移的输出特性进行了研究。并对腔内基频和拉曼光进行倍频与和频,获得了橙、黄和绿可见波段三波长可切换输出。具体研究内容如下:1.对半导体激光端面泵浦被动调Q Nd:YAP/YVO4不同拉曼频移拉曼激光特性进行了研究。以Cr4+:YAG/YAG键合晶体作为可饱和吸收体实现被动调Q脉冲激光运转。结合腔镜对890和816 cm-1频移的一阶斯托克斯波长透过损耗的差异,及YVO4晶体拉曼光谱各向异性特性,在不同拉曼几何配置下分别实现了对应斯托克斯激光输出。当选择Nd:YAP基频激光偏振方向对应YVO4晶体X（YY）X拉曼几何配置时,成功抑制了基于其890 cm-1最强频移的拉曼转换,实现了基于其816 cm-1次级拉曼频移的1183.7 nm单波长拉曼激光输出。进一步将基频光偏振方向调整到满足X（ZZ）X拉曼几何配置,实现了基于其890 cm-1频移的1194.6 nm单波长拉曼输出。在9.87 W入射泵浦功率下,1183.7和1194.6 nm斯托克斯激光的最大平均输出功率分别为850和760 m W,对应的光-光转化效率分别为8.6%和7.7%,获得的脉冲宽度分别3.5和1.5 ns,脉冲重复频率分别达到28.4和33.5 k Hz。针对实验结果分析了被动调Q拉曼的阈值、脉冲宽度和重复频率的影响因素,为被动调Q拉曼激光器的设计提供了重要参考。2.在被动调Q的Nd:YAP/YVO4拉曼激光的研究基础上,结合腔内非线性混频技术,利用对腔内不同波长之间混频的相位匹配角差异较小的BBO晶体作为非线性晶体,实现了紧凑高效的橙、黄和绿三波长便捷可切换输出。在12.05 W的入射泵浦功率下,597.4 nm橙光、567.2 nm黄光和539.9 nm绿光的最高平均输出功率分别达到472、431和803 m W,对应的脉冲宽度分别为2.6、2.4和37.6 ns。在最高输出泵浦功率下,橙、黄和绿光的脉冲重复频率和脉冲能量分别达到11.6、10.9、13.4 k Hz和40.7、39.5、59.9μJ。
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