LBO和BIBO腔内倍频红光激光器的研究

论文摘要

LD泵浦全固态激光器（DPSSL）与传统的灯泵激光器相比具有高效率、高光束质量、稳定性好、结构紧凑、长寿命等优点，已经而成为固体激光器的一个重要发展方向。目前，广泛应用于材料加工、医疗、军事、信息和基础研究等领域。本文在认真分析国内外对LD泵浦全固态红光激光器的研究发展现状基础上，针对几种激光晶体的性能和几种NLO晶体的非线性光学特点的组合的理论与实验研究，取得了如下成果：1、在Nd：GdVO4、NdYVO4晶体的物理和光学性质基础上，从四能级速率方程理论出发，分析了两种晶体激光器的工作阈值、激光模式匹配、输出功率、斜效率等激光参数。2、介绍了非线性频率变换理论及非线性光学晶体KTP、LBO和BIBO的物理光学性质。从折射率方程出发，利用MATLAB编程，对双轴晶体KTP、LBO与BIBO倍频与和频的相位匹配特性进行了理论分析及数值模拟，并对LBO和BIBO晶体的非线性极化张量进行了修正，计算了相位匹配曲线、有效非线性倍频与和频系数、离散角、允许角的空间分布，比较了它们的匹配相关参量。指出了倍频与和频时的最佳匹配方式：并给出其最佳相位匹配方向和有效非线性倍频与和频系数，所得的结果对倍频红光及三倍频447nm蓝光实验研究有重要的指导意义。3、分析了Nd：GdVO4、NdYVO4晶体在泵浦功率作用下的热透镜效应，根据等效热透镜理论，结合最优模式匹配和ABCD高斯光束传输矩阵，优化了谐振腔参数。4、通过理论分析及实验研究，获得了四种激光系统Nd：YVO4／LBO、Nd：YVO4／BIBO、Nd：GdVO4／LBO和Nd：GdVO4／BIBO的671nm和670nm稳定的连续的红光输出，功率分别为：67mW、54mW、57mW和38mW。对比发现只有Nd：YVO4／LBO才是最有优势的，并分析了转换效率低的原因。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 第一节 LD泵浦全固态激光器的发展历程
• 第二节 全固态红光激光器的研究其发展现状
• 2.1 全固态红光激光器国内研究现状
• 2.2 全固态红光激光器国外研究现状
• 第三节 选题依据和研究的主要内容
• 第二章 激光晶体的选择及LD端泵激光器的理论分析
• 4晶体的物理光学特性'>第一节 Nd:YVO₄晶体的物理光学特性
• 4晶体的结构'>1.1 Nd:YVO₄晶体的结构
• 4晶体的能级结构'>1.2 Nd:YVO₄晶体的能级结构
• 4晶体的吸收谱线'>1.3 Nd:YVO₄晶体的吸收谱线
• 4晶体的荧光发射谱'>1.4 Nd:YVO₄晶体的荧光发射谱
• 4晶体的物理光学特性'>第二节 Nd:GdVO₄晶体的物理光学特性
• 4晶体的结构'>2.1 Nd:GdVO₄晶体的结构
• 4晶体的能级结构'>2.2 Nd:GdVO₄晶体的能级结构
• 4晶体的吸收光谱'>2.3 Nd:GdVO₄晶体的吸收光谱
• 4晶体的荧光光谱'>2.4 Nd:GdVO₄晶体的荧光光谱
• 4晶体和Nd:GdVO₄晶体的红外1.34μm激光性能'>2.5 Nd:YVO₄晶体和Nd:GdVO₄晶体的红外1.34μm激光性能
• 4和Nd:GdO₄全固态激光器的理论分析'>第三节 LD泵浦Nd:YVO₄和Nd:GdO₄全固态激光器的理论分析
• 3.1 四能级的速率稳态方程
• 3.2 激光输出特性分析
• 第四节 小结
• 第三章 倍频技术及非线性光学倍频晶体
• 第一节 倍频技术
• 1.1 倍频基本理论分析
• 1.2 相位匹配原理
• 1.3 相位匹配条件及相位匹配角
• 第二节 非线性光学晶体KTP、LBO和BIBO的特性
• 2.1 KTP的物理性质及光学特性
• 2.2 LBO的物理性质及光学特性
• 2.3 BIBO的物理性质及光学特性
• 2.4 KTP、LBO和BIBO的倍频及和频相位匹配曲线
• 2.5 KTP、LBO和BIBO的有效非线性系数和最佳相位匹配角
• 2.6 相互作用孔径距离
• 2.7 允许角
• 第三节 小结
• 第四章 LD泵浦全固态红光激光器系统设计及实验研究
• 第一节 激光腔的优化设计
• 1.1 激光晶体的热透镜效应分析
• 1.2 谐振腔的优化设计
• 第二节 实验研究及实验结果分析
• 2.1 实验装置
• 2.2 LD的耦合效率
• 2.3 实验步骤
• 2.4 实验结果及分析
• 第三节 小结
• 第五章 结论及建议
• 参考文献
• 第一章
• 第二章
• 第三章
• 第四章
• 研究生期间发表的论文
• 致谢
• 附件Ⅰ
• 附件Ⅱ