ld泵浦全固态绿光激光器研究

1、华中科技大学 硕士学位论文 LD泵浦全固态绿光激光器研究 姓名：姬后续 申请学位级别：硕士 专业：物理电子学 指导教师：王海林 20090521 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘 要 激光是 20 世纪最伟大的发明之一，LD 泵浦的全固态激光器具有高效率、长寿 命、结构紧凑及光束质量好等优点，在医学、材料加工、通讯等方面都有重要应用， 可见光波段的全固态绿光激光器是全固态激光器的重要研究对象与热点，本文围绕 全固态绿光激光器的实现进行了理论探讨和实验研究。 首先综述了全固态激光器的发展概况，对其特点和应用做了介绍，概述了全固 态绿光激光器的发展现状。其次对全固态绿光激光器实现的理论基础进行探讨，通 过 Sylvester 定理分析出谐振腔的稳定性条件，对固体激光器的热效应分析得出热焦 距的公式，以此来分析含有 Nd:YAG 的平平腔的动态工作特性，采用对称腔型时， 谐振腔的稳区最大。根据波耦合方程求出影响倍频效率的因素，给出相位匹配的方 法，选定 II 类相位匹配 KTP 为本实验的倍频晶体。为了提高倍频效率，提高绿

2、光输 出功率，在谐振腔中加入声光调 Q 开关，介绍了激光调 Q 的原理。最后进行了实验 并对全文总结。 采用 Hipower35 半导体泵浦模块，QS27-4S-B 声光 Q 开关，透过率为 16%的输 出镜得到了33W的基频光输出， 在20kHz、 25A时得到14.8W的调Q平均功率， 1kHz、 25A 得到最大单脉冲峰值功率 44.7kW， 最小脉宽 47ns。 采用 4mm4mm7mm 的 KTP 晶体，在 20kHz、23A 时得到最大平均功率为 6.18W 的绿光输出，在 1kHz、21A 时 得到最大单脉冲绿光功率为 8.7kW， 此时最小脉宽为 84.5ns。 得到的绿光激光器在功 率和脉宽还不是最好，还需进一步完善。 关键词关键词：全固态激光器 绿光 声光调 Q KTP 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract Laser is one of the greatest inventions in the 20th century, LD-pumped all-solid-state las

3、ers have played an important role in medicine, materials machining, communications and other important aspects of the application, due to its advantages, such as high efficiency, long lifetime, compact structure and the advantages of good beam quality. The visible band of all-solid-state lasers is an important research and hot subjects; in this paper around the all-solid-state green laser for the realization of the theoretical and experimental researches are presented. First of all, the developm

4、ent of all-solid-state laser was summarized, its characteristics and applications were introduced, and the present development of all-solid-state green lasers was summarized. Second, the basic theoretical of all-solid-state green laser to achieve was explored, the stability of a resonant cavity conditions was analysised through the Sylvester theorem, the thermal focal length of the formula was analysised thermal effects of solid-state lasers, this was used to study the dynamics characteristics o

5、f the Parallel-plane cavity with Nd:YAG, used the symmetric-shaped cavity, the stability of the cavity was largest. The impact of frequency-doubling efficiency factor was obtained by the coupled wave equations, given the method of phase matching, selected class II KTP frequency-doubling crystal. In order to improve the frequency efficiency and output power of green laser, acousto-optic Q-switch was added in the resonant cavity, presented the theory of laser Q-switch. Finally, did the experimenta

6、l and summarized the full text. Using Hipower35 semiconductor-pumped module, QS27-4S-B acousto-optic Q-switch, was had 1064nm laser output of 33W by using 16% transmittance output mirror, when the frequency of Q-switch was 20kHz and the pumped current was 25A, gained Q-average average power 14.8W, when the frequency of Q-switch was 1kHz and the pumped current was 25A, the maximum peak power was 44.7kW and the minimum pulse 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 III width was 47ns. Using

7、 4mm 4mm 7mm of the KTP crystal, obtained 532nm green laser, when the frequency of Q-switch was 20kHz and the pumped current was 23A, obtained the max average power 6.18W, when the frequency of Q-switch was 1kHz and the pumped current was 21A, obtained the max peak power 8.7kW and the minimum pulse width was 84.5ns.The green laser power and pulse width has not been the best, needs improved in the further. Key words： all-solid-state laser green laser acousto-optic Q-switch KTP 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是

8、我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集 体， 均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密， 在 年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪论 激光作为 20 世纪重大科技成就之一的标志是 1960 年 7 月由美国休斯公司的 T.H.Maiman 博士研制成功了世

9、界上第一台红宝石固体激光器1。在接下来的半个世 纪，固体激光器得到了突飞猛进的发展，工作物质从最初的红宝石拓展到现在的钕 玻璃、掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)、掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)、掺钕氟化钇锂(Nd:YLF) 和蓝宝石等多种晶体，泵浦源从最初的闪光灯到现在的半导体激光二极管(LD)。固 体激光器具有能量大、峰值功率高、结构紧凑、牢固耐用等优点，已广泛应用于工 农业、国防、医疗、科学研究等方面。上世纪八十年代后期，由于半导体技术的成 熟，使得激光二极管泵浦的固体激光器(DPSSL)发展迅速，这种全固态激光器具有高 效率、长寿命、结构紧凑及光束质量好等优点，在激光打孔、切割、焊接、打标、 光通讯、医学诊断、激光雷达、激光光谱分析、高功率激光等领域都有重要应用， DPSSL 再加入 KTP、LBO、BBO 等非线性光学晶体，可以实现可见光及紫外波长的 输出，DPSSL 已经成为固体激光器的重要研究与发展对象，成为国际上竞相研究的 热点之一。 本章将对全固态激光器的发展进行回顾，介绍全固态激光器的主要特性和应用， 综述 LD 泵浦的全固态绿光激光器的发展现状及前景。 1.1 全固态激光器的发展概况及其特性应用 1.1.1 全固态激光器的发展概况 在 1960 年第一台激光器诞生的时候，Roger Newman 就提出了全固态激光器的 思想，并于 1963 年用 808nm 左右的 GaAs 二极管泵浦 Nd:CaWO4，得到了 1064nm 的受激荧光输出2。1964 年，美国 MIT 林肯实验室的 Keyes 和 Quist 用 LD 泵浦 U3+:CaF2晶体，实现了 2613nm 的全固态激光输出，但由于半导体激光器发射谱线的 限制，工作环境是在液氮中冷却至 4K，限制了工作的稳定性3。1968 年，美国麦道 宇航公司的 Ross 将半导体冷却至 170K 以实现 GaAs 与 Nd:YAG 的波长匹配，实现 华 中 科 技 大

《ld泵浦全固态绿光激光器研究》由会员E****分享，可在线阅读，更多相关《ld泵浦全固态绿光激光器研究》请在金锄头文库上搜索。