Nd-KLu(WO4)2晶體激光特性與自拉曼激光特性研究.pdf

1、激光技術(shù)與半導(dǎo)體、原子能、計(jì)算機(jī)并稱(chēng)為20世紀(jì)重大科技四大發(fā)明，在工業(yè)、物理研究、生物醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。常用的激光介質(zhì)分為固體、液體和氣體。其中以固體材料作為工作物質(zhì)的激光器具有結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。固體激光介質(zhì)主要有稀土離子摻雜的晶體、玻璃和陶瓷等。其中，稀土摻雜鎢酸鹽晶體作為一類(lèi)性能優(yōu)良的晶體材料得到了廣泛的關(guān)注。常見(jiàn)鎢酸鹽晶體有:KGd(WO4)2、KY(WO4)2、KLu(WO4)2(KLuW)、CaW

2、O4、BaWO4晶體等。通過(guò)摻雜不同的稀土激活離子(Nd3+、Er3+、Yb3+、Tm3+等)來(lái)作為激光增益介質(zhì)應(yīng)用于固體激光器中，具有閾值低、轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)。此外，鎢酸鹽晶體還是一種優(yōu)質(zhì)的拉曼介質(zhì)，具有較大的三階非線性系數(shù)，可通過(guò)受激拉曼散射實(shí)現(xiàn)高效的非線性頻率變換。
　　KLuW晶體是一種優(yōu)秀的鎢酸鹽晶體，具有很高的各向異性、高摻雜能力、較大的吸收與發(fā)射截面并且無(wú)熒光淬滅效應(yīng)，在固體激光器中的應(yīng)用價(jià)值非常大。近年來(lái)，隨著晶體

3、技術(shù)的發(fā)展，人們生長(zhǎng)出了尺寸大、高質(zhì)量的KLuW晶體，隨后越來(lái)越多的研究者開(kāi)始了對(duì)稀土摻雜KLuW的晶體生長(zhǎng)、光學(xué)特性以及激光特性研究。
　　Nd∶KLu(WO4)2(Nd∶KLuW)晶體是一種性能優(yōu)良的稀土摻雜KLuW晶體，本論文對(duì)Nd∶KLuW1070 nm激光特性、Nd∶KLuW1070 nm倍頻激光特性以及Nd∶KLuW1185 nm自拉曼激光特性進(jìn)行了詳細(xì)研究，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了理論分析。主要的研究?jī)?nèi)容如下:
　　

4、1.Nd∶KLuW1070 nm激光特性研究。以b切Nd∶KLuW晶體作為激光增益介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)式與脈沖式1070nm激光輸出。在連續(xù)模式下，實(shí)現(xiàn)了最高4.9 W的連續(xù)1070 nm激光輸出，相應(yīng)的光·光轉(zhuǎn)換效率為41.9％;采用主動(dòng)調(diào)Q脈沖方式，研究了不同激光脈沖重復(fù)頻率下的1070nm激光輸出特性，當(dāng)脈沖重復(fù)頻率為20 kHz、30 kHz、40 kHz時(shí)，得到的最大1070nm激光平均輸出功率分別為2.9 W，3.2 W和3.5

5、 W。
　　2.Nd∶KLuW1070 nm倍頻激光特性研究。以b切Nd∶KLuW晶體作為激光增益介質(zhì)，LiB3O5晶體做為非線性倍頻晶體分別對(duì)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)及脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)的1070姍倍頻激光的輸出特性進(jìn)行了詳細(xì)研究。在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)模式下，獲得的535 nm激光最大能量為2.4 W，相應(yīng)的光-光轉(zhuǎn)換效率為20.5％;在主動(dòng)調(diào)Q模式下，在30 kHz下實(shí)現(xiàn)了最高2.6W的535 nm激光輸出，相應(yīng)的光-光轉(zhuǎn)換效率為26.8％。理論上，基于激光速率

6、方程對(duì)主動(dòng)調(diào)Q Nd∶KLuW腔內(nèi)倍頻激光器的特性進(jìn)行了詳細(xì)的理論研究，得到的理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相符。
　　3.Nd∶KLuW1185 nm自拉曼激光特性研究。以b切Nd∶KLuW晶體作為自拉曼介質(zhì)，采用Cr∶YAG晶體被動(dòng)調(diào)Q方式，實(shí)現(xiàn)了1185 nm自拉曼脈沖激光輸出。分別采用小信號(hào)透過(guò)率為92％和80％的Cr∶YAG晶體調(diào)Q下進(jìn)行了Nd∶KLuW自拉曼激光特性研究。在采用小信號(hào)透過(guò)率為80％的Cr∶YAG晶體時(shí)，得到了最