半導體側(cè)面泵浦Nd：YAP藍光激光器研究.pdf

1、大功率、高重頻及高光束質(zhì)量的全固態(tài)深藍激光器是新一代的固體藍光激光器件，廣泛應用于激光演示、超高密度光存儲、海洋資源探測、激光通信領(lǐng)域。本文通過理論研究和實驗，提出了一種獲得深藍激光的方法，對半導體側(cè)面泵浦Nd：YAP腔內(nèi)三倍頻脈沖藍光激光器進行了研究，主要內(nèi)容為：
　　 1、回顧了藍光激光器的發(fā)展歷程、研究背景、特點、應用及實現(xiàn)藍色激光輸出的方法，綜述了國內(nèi)外半導體泵浦全固態(tài)藍光激光器的研究進展。研究了Nd：YAP的晶體特性、

2、能級結(jié)構(gòu)、閾值功率、最佳透過率及正交晶系晶體中的橢圓高斯光束傳播規(guī)律。
　　 2、設計了藍光激光器的單元器件及諧振腔結(jié)構(gòu)，選擇了最佳組合膜系、非線性晶體，依據(jù)光線追跡原理，用Matlab數(shù)值分析軟件對耦合系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計。
　　 3、對側(cè)面泵浦Nd：YAP的熱透鏡效應進行了研究，分析了Nd：YAP晶體的溫度分布、熱透鏡焦距。選擇合理的熱透鏡測試方法，測試了Nd：YAP晶體的熱透鏡焦距。實驗確定了泵浦二極管陣列的最佳冷卻

3、溫度，用Ansys熱分析軟件分析了垂直b軸橫截面上的溫度分布，其等溫線為一橢圓。
　　 4、首次運用具有偏振特性的Nd：YAP晶體代替格蘭-傅科棱鏡起偏電光調(diào)Q，獲得了良好的調(diào)Q效果，在泵浦電流75A，注入峰值功率513W，泵浦脈寬180μs、重復頻率為1kHz時，獲得了單脈沖峰值能量6.7mJ，脈寬為91ns的1341.4nm激光，光-光轉(zhuǎn)換效率20.4％。該調(diào)Q方法可減少腔內(nèi)損耗，降低閾值，實驗與理論計算符合較好，可提高激光

4、器輸出能量約20％。
　　 5、提出了一種V型折疊腔像散補償方法，用腔內(nèi)振蕩的正交晶系激光介質(zhì)的橢圓高斯光束，可補償V型折疊腔的像散，使橢圓光斑變?yōu)閳A光斑。用直腔和V型腔輸出的1341.4nm和670.7nm激光實驗，獲得了圓光斑。該補償方法可減少腔內(nèi)器件，補償效果好。
　　 6、用ABCD矩陣及等價G參數(shù)法，理論計算了帶有熱透鏡的平凹腔和V型折疊腔的腔參數(shù)。用Matlab數(shù)值分析軟件優(yōu)化后，獲得了最佳的V型熱穩(wěn)腔和平凹

5、熱穩(wěn)腔參數(shù)；根據(jù)相位匹配原理，選擇Ⅱ類臨界相位匹配切割的KTP為二倍頻非線性晶體，Ⅰ類臨界相位匹配切割的LBO為三倍頻非線性晶體，計算得到了最佳相位匹配角和合理的偏振匹配條件。
　　 7、在半導體激光陣列泵浦峰值功率513W、泵浦脈寬180μs、重復頻率為1kHz時，獲得了單脈沖峰值能量2.1mJ，脈寬為70ns的670.7nm紅光，光光轉(zhuǎn)換效率為2.27％。相同泵浦條件下，獲得了單脈沖峰值能量887μJ的447nm深藍激光，功