腔内光束耦合对耦合腔拉曼激光器转换效率的影响

发布时间：2020-04-30 03:19

【摘要】：耦合腔式拉曼激光器的基频腔和拉曼腔相互嵌套,同时相对独立,拉曼腔相对于内腔式结构缩短,同样的时间可以多程往返获得高拉曼增益,并且可以压缩拉曼光的脉冲。对拉曼激光器理论方面的研究是基于辐射传输方程和激光器速率方程组的推导,现有的基于单模高斯光束近似的拉曼激光器理论模型可以很好的描述接近于单模运转的LD端面泵浦激光器的运转。但LD侧面泵浦系统的激光模式与LD端面泵浦系统不同,侧面泵浦的基频光往往是多模运转,而由于拉曼光束净化效应,拉曼光基本以单模运转。针对这一问题,本文建立LD侧面泵浦拉曼激光器理论模型,在该理论模型中,基频光考虑TEM00、TEM01*和TEM10三个模式运转,假定泵浦光Top-Hat分布,推导出归一化的速率方程组,再进行建模编程,在不同归一化拉曼增益M和归一化反转粒子数N的情况下理论上模拟激光器的运转情况。实验方面,实现了LD侧面泵浦Nd:YAG模块YVO4内腔式主动调Q拉曼激光器,在泵浦功率为117.7W和脉冲重复率为15k Hz时,获得了最大功率输出为6.98W的拉曼光,从808nm泵浦光到1176nm拉曼光的光-光转换效率为5.93%。实现了LD侧面泵浦Nd:YAG模块YVO4主动调Q耦合腔式拉曼激光器,改变耦合镜的曲率半径,分别为:150、500、1000和3000mm,研究耦合镜曲率半径的改变对转换效率的影响,发现耦合镜曲率半径越大,阈值越高,转换效率越大,并且给出获得拉曼光最大平均输出功率时的脉冲波形,与理论模型一致。
【图文】：

谱线,中能,拉曼散射,拉曼光

基础建模编程，在理论上模拟分析了光束净化过程[54]。以上研究者均激光器系统的研究，并未考虑 LD 侧泵系统与端泵的不同。拉曼散射理拉曼散射是拉曼散射中一种特殊情况，相较于普通的拉曼散射光，受激方向性强和散射强度高等优点。拉曼光相较于入射光，其频率会发生一的拉曼光波长相较于入射光必然会发生改变。在散射光的光谱中可以看光相同的谱线以外，在该谱线的两侧还会有两条对称的谱线。受激拉曼性散射，是强激光的光电场与原子中的电子激发、分子中的振动或与晶合，导致入射光的能量发生变化，其对应能级也会随其发生相应的变化被分为两种：Stokes 散射和 Anti-Stokes 散射。图 1.1 和图 1.2 分别给出Anti-Stokes 散射过程中能级的变化。

受激,级联

图 1.3 级联受激1.3.3 受激拉曼散射的分类晶体材料对辐射场的响应时间是一个效应分成两种。第一种，稳态受激拉曼散冲脉宽 τp比分子振动的弛豫时间 tR长很级时发生的受激拉曼散射效应为稳态受该情况下 τp小于或者等于 tR，相对于晶体一般情况下在晶体中产生瞬态拉曼散射效散射过程中，一阶斯托克斯激光的光强表I( LS其中，LI 是泵浦光光强；L 为拉曼介质的
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN248

【参考文献】