【摘 要】
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随着现代科技的发展,蓝光激光在诸多应用领域成为了不可或缺的优良光源,如海洋探测与通信、激光医疗、激光显示等。目前,通过倍频手段已获得了456nm、465nm、473nm等许多蓝光波段的激光输出。在常用的激光晶体中,能够用于倍频产生蓝光激光的谱线跃迁十分有限,使得部分蓝光波段（如480-500nm）的激光无法通过倍频获得,但可以采用非线性和频技术来实现。本文采用腔内二级级联泵浦的方式,研究了一款非线
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随着现代科技的发展,蓝光激光在诸多应用领域成为了不可或缺的优良光源,如海洋探测与通信、激光医疗、激光显示等。目前,通过倍频手段已获得了456nm、465nm、473nm等许多蓝光波段的激光输出。在常用的激光晶体中,能够用于倍频产生蓝光激光的谱线跃迁十分有限,使得部分蓝光波段（如480-500nm）的激光无法通过倍频获得,但可以采用非线性和频技术来实现。本文采用腔内二级级联泵浦的方式,研究了一款非线性和频蓝光激光器。本论文根据腔内级联泵浦的运转机理,对准三能级激光系统理论进行了分析计算,建立了腔内二级级联泵浦的理论模型。并根据非线性光学频率变换原理,对非线性和频过程中的频率转换特性与最佳相位匹配条件进行了分析。结合腔内级联泵浦理论与非线性光学频率变换理论,最终建立了能够描述腔内二级级联泵浦和频过程的数学模型,并对其输出特性进行了分析。在理论模型的基础上,对腔内二级级联泵浦和频激光系统中的各元件进行了设计。首先对Nd:YAG和Yb:YAG两个激光晶体的特性进行了介绍,并根据晶体特性以及腔内级联泵浦运转特性对其掺杂浓度和尺寸进行设计与优化。然后根据非线性频率变换过程中的最佳相位匹配条件,对非线性晶体LBO的最佳相位匹配角和尺寸进行了设计。最后运用ABCD矩阵模拟了腔内激光束的传输变换过程,对腔内二级级联泵浦和频蓝光激光器的谐振腔进行了设计。根据理论分析与系统设计对腔内二级级联泵浦和频蓝光激光器进行了实验研究。首先利用LD泵浦Nd:YAG晶体实现946nm激光输出。然后在谐振腔内加入Yb:YAG晶体,实现946nm和1030nm两束激光同时稳定地输出,其输出功率分别为1.29W和1.75W。最后在谐振腔交叠的部分利用非线性晶体LBO进行和频,成功获得了426m W的493nm蓝光激光输出,相应的激光斜效率为3.38%,在X方向和Y方向上的光束质量因子分别为1.28和1.31。
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