基于CVD-金刚石的拉曼激光器研究

发布时间：2018-03-12 07:01

本文选题：SRS　切入点：拉曼激光　出处：《山东师范大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering,SRS),属于三阶非线性效应,作为一种非线性光学变频技术,通过改变泵浦光的波长或者选择合适的拉曼频移系数,受激拉曼散射能有效的实现紫外波段到近红外范围的拉曼激光输出。所以,在一定程度上能有效的扩展激光光谱范围。拉曼受激散射具光束净化及脉冲压缩效应,且无需相位匹配,并具有较高的光光转化效率,且拉曼激光具有结构紧凑,覆盖特殊波长等优点,在交通,信息,医疗,工农业和国防等领域都有广泛的应用。目前,多种拉曼介质,如钨酸盐晶体,硝酸盐晶体,碘酸盐晶体,钒酸盐晶体等,都具有优良的光学特性,被广泛的用作拉曼增益介质以实现从可见光到中红外范围的拉曼转换。与以上常规的拉曼增益介质相比,CVD-金刚石晶体拥有众多优异的光学特性,例如:最高的拉曼增益系数,最大的拉曼频移系数,最宽的透光范围及极佳的热力学特性,是目前公认的最佳拉曼增益介质,被广泛的应用于拉曼激光领域,基于CVD-金刚石的拉曼激光研究是目前拉曼激光领域的核心热点。本论文前三章节研究了CVD-金刚石晶体的光学性质;对基于CVD-金刚石作拉曼增益,1064nm光纤激光器作泵浦源的1240nm拉曼激光器进行了实验研究。第四章是以金纳米双锥作为饱和吸收体对1064 nm调Q光纤激光器,1423.4nm Nd:LGGG调Q人眼安全激光器进行了理论和实验的研究。本文的研究具体内容如下:1.探讨受激拉曼散原理,建立多种拉曼激光器的实验模型,并且对多种拉曼晶体进行分析比较,系统研究CVD-金刚石晶体的光学特性。2.采用1064nm连续光纤泵浦CVD-金刚石晶体产生一阶斯克托斯光的波长为1240 nm的拉曼激光器,拉曼增益介质选用2*2*7 mm3的CVD-金刚石晶体。采用1064nm光纤激光器做泵浦源,在976 nm泵浦光功率为193W时,获得最大的基频光的功率为133.5W,相应的光光转化效率为69.1%。以连续1064nm的基频光为泵浦光,采用外腔式拉曼转换的方式,相对应于CVD-金刚石晶体1332.5cm-1的拉曼频移,获得了一阶拉曼激光的输出波长为1240nm,泵浦阈值功率为12W,在泵浦功率为62W时,获得最大的输出功率为15.6W,相应的光光转化效率为25.1%。3.采用1064nm脉冲光纤激光泵浦CVD-金刚石晶体,产生波长为1240 nm一阶斯克托斯光,拉曼增益介质选用2*2*7 mm3的CVD-金刚石晶体。采用脉冲光纤拉曼激光的重复频率为100 kHZ。CVD-金刚石外腔式拉曼器的阈值功11W,当泵浦功率达到49 W时,拉曼光功率达到最大功率为14.9W,相应光光转化效率为30.4%,斜效率为38%。相比于连续泵浦下,脉冲泵浦下拉曼输出的效率获得一定程度的提升。4.首次实现以金纳米双锥作为饱和吸收体,掺Yb光纤调Q激光的输出。在340mW的泵浦功率下,最大的平均输出功率为3.33 mW。脉冲重复频率为66.3 kHz,获得最小的脉冲宽度为2.6μs。结果证明了金纳米双锥具有良好的可饱和吸收特性。另外,首次实现以Nd:LGGG作为激光晶体,金纳米双锥作为饱和吸收体的1423.2 nm调Q激光的输出。在泵浦功率12.2 W的情况下,平均输出功率为125 mW,相应的光光转化效率为1.36%。在泵浦功率为12.2 W的情况下,脉冲重复频率为98.7 kHz,最小的脉冲宽度为514 ns。这也是首次实现了金纳米双锥作为饱和吸收体的人眼安全激光运行。
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【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN248

【参考文献】