RTP、KTP拉曼激光特性研究
发布时间：2020-08-06 16:25
【摘要】：随着技术的不断进步,激光技术已经被广泛应用在工业、国防、生物、医疗等各个领域中。不同领域通常对波长具有不同需求,所以获得新波长激光光源一直是激光技术领域的一个研究热点。非线性光学频率转换技术是获得新波长激光的可靠方法。其中,受激拉曼散射是利用晶体的三阶非线性效应来实现光学变频获得新波长激光的有效方法,具有转换效率高、不需要相位匹配、光束净化等特点。通过选取不同的拉曼介质以及不同波长的泵浦激光,产生不同波长的散射光,产生的散射光波长从紫外遍布到近红外,现有激光光谱范围得到了极大地拓宽。常用的拉曼介质可以分为三种:气体、液体和固体,固体拉曼介质与气体、液体拉曼介质相比具有大的离子浓度、小的体积、高的拉曼增益、好的导热性、好的光学和机械特性以及易与全固态激光器相结合等优点,被广泛用于国防军事、信息通讯、医疗美容和工业制造等领域。磷酸钛氧铷(RbTiOP04,RTP)和磷酸钛氧钾(KTiOP04,KTP)晶体是优秀的非线性光学介质。它们具有较大的二阶非线性光学系数,宽透光范围,高损伤阂值等特性使得它们被广泛用于激光倍频和光参量振荡中。近年来,它们还被发现是一种优良的拉曼晶体,具有高的三阶非线性系数,可以用在固体拉曼激光器中。本论文首先研究了以Nd:YAG作为激光增益介质,以RTP晶体作为拉曼介质的LD端面泵浦的主动调Q、被动调Q内腔式拉曼激光器,获得了 1.1 μm左右的拉曼光输出;然后研究了以YV04-Nd:YVO4-YVO4键合晶体作为激光增益介质,以RTP晶体作为拉曼介质的内腔式人眼安全拉曼激光器,获得了 1.5 μm左右的拉曼光输出;最后研究了以Nd:YAG作为激光增益介质,以KTiOP04(KTP)晶体作为拉曼介质的LD端面泵浦的主动调Q内腔式拉曼激光特性,分别实现了一阶和二阶拉曼激光输出。具体研究内容如下:1.以Nd:YAG晶体作为激光增益介质,研究了LD端面泵浦声光调Q Nd:YAG/RTP拉曼激光器,采用内腔式拉曼激光器结构,实现了不同激光脉冲重复频率下的1095 nm拉曼光输出,在泵浦功率为11.7 W,脉冲重复率为15 kHz时,获得了平均功率输出为402 mW的1095 nm拉曼光,与之对应的光-光转换效率为3.5%。2.以Nd:YAG晶体作为激光增益介质,研究了LD端面泵浦被动调Q Nd:YAG/RTP拉曼激光器,采用内腔式拉曼激光器结构,实现了 Cr4+:YAG不同初始透过率的1095 nm拉曼光输出,在泵浦功率为7.9 W,饱和吸收体初始透过率为95%下,获得了平均输出功率为232 mW的1095 nm拉曼光,与之对应的泵浦光与拉曼光光-光转换效率为2.9%。3.以YV04-Nd:YV04-YV04键合晶体作为激光增益介质,研究了以RTP晶体作为拉曼介质的人眼安全激光器,采用内腔式拉曼激光器结构,实现了不同激光脉冲重复频率下的1495 nm拉曼光输出,在泵浦功率为10.4 W,脉冲重复率为15 kHz下,获得502 mW的拉曼光平均功率的输出,与之对应的光-光转换效率为4.8%。4.以Nd:YAG晶体为激光晶体,以KTP为拉曼晶体,采用LD端面泵浦声光调Q方式,研究了不同重复频率下的一阶和二阶KTP拉曼激光器的激光输出特性。在LD泵浦功率为13.17 W,重复频率为40 kHz时,获得了平均功率为2.14 W,脉冲宽度为5.5 ns的1095.5 nm的一阶拉曼光的输出,泵浦光与拉曼光的光-光转换率为1 6.2%。在泵浦功率为12.28 W,重复频率为30 kHz下,获得了平均功率为966 mW,脉冲宽度为31.4 ns的1129 nm的二阶拉曼光的输出,与之对应的光-光转换效率为7.8%。本论文主要的创新点如下:1.首次实现了以RTP晶体作为拉曼介质的人眼安全激光器的运转。在泵浦功率为10.4 W,脉冲重复率为15 kHz时,获得了平均输出功率为502 mW的1495 nm拉曼光,与之对应的光-光转换为效率为4.8%。2.采用主动调Q和被动调Q的方式,实现了内腔式RTP晶体拉曼激光器的运转。在主动调Q下,得到了平均输出功率为402 mW 1095 nm拉曼光,与之对应的光-光转换效率为3.5%。在被动调Q下,得到的1095 nm拉曼光的平均输出功率为232 mW,与之对应光-光转换效率为2.9%。3.研究优化了 LD端面泵浦被动调Q Nd:YAG/KTP内腔式拉曼激光器。在LD泵浦功率为13.17 W,重复频率为40 kHz时,获得了平均功率为2.14 W,脉冲宽度为5.5 ns的1095.5 nm的一阶拉曼光的输出。将二阶的KTP拉曼激光器的输出功率提高到966 mW,与之对应的从泵浦光到拉曼光光-光转换率提高到7.8%
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN24
【图文】：
心N希剑蕖辏保臁甏笥诹悖ǚ懦龉庾樱┦保飧錾⑸涔瘫闶撬雇锌怂梗ǎ樱簦铮耄澹螅╁义仙⑸洌坏眗佬∮诹悖ㄎ展庾樱┦保飧錾⑸涔瘫闶欠此雇锌怂梗ǎ粒睿簦椋樱簦铮耄澹螅╁义仙⑸洹Ｍ迹保笔鞘芗だ⑸淠芗对硗迹缤迹保卞澹ǎ幔┧荆桓銎德饰叮娜脲义仙涔庾颖淮τ诨ǎ觯剑埃┑姆肿游盏耐辈桓銎德饰模樱簦铮耄澹箦义瞎庾樱肿颖患し⒌侥芰课兜募し⑻ǎ觯剑欤┥希霉瘫闶撬雇锌怂梗ǎ樱簦铮耄澹螅╁义仙⑸洌蝗缤迹保卞澹ǎ猓┧荆诜肿哟τ诩し⑻ǎ觯剑欤┦保蚧嵛找桓錾拥哪芰浚义喜桓銎德饰模粒睿簦椋樱簦铮耄澹蠊庾樱肿颖唤祷氐交觯剑吧希霉义铣瘫闶欠此雇锌怂梗ǎ粒睿簦椋樱簦铮耄澹螅┥⑸洹ｅ义襄危湾义襄五邋濉觥觥觯咤邋五澹邋遑鲥紊藉澹义息儒危ǎ猓╁义贤迹保卞澹ǎ幔┧雇锌怂购停ǎ猓┓此雇锌怂瑰义希插义
本文编号：2782666
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN24
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本文编号：2782666
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