【摘 要】
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近年来,随着双波长激光在精密测量、信息技术、医疗诊断等领域有着重要的应用前景,激光器的研究热点也转变为实现双波长激光输出。其中,正交偏振的双波长拉曼激光不仅更容易分光,并且相比基频激光具有更好的光束质量、更窄的脉冲宽度和光谱线宽。Nd:YLF晶体具有两个发射截面相近的正交偏振发射峰,同时拥有着优异的储能性能和热性能,是适合产生正交偏振双波长激光的优良增益介质。因此在本论文中,首先采用Nd:YLF晶
【基金项目】
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国家自然科学基金（编号:11774301）
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近年来,随着双波长激光在精密测量、信息技术、医疗诊断等领域有着重要的应用前景,激光器的研究热点也转变为实现双波长激光输出。其中,正交偏振的双波长拉曼激光不仅更容易分光,并且相比基频激光具有更好的光束质量、更窄的脉冲宽度和光谱线宽。Nd:YLF晶体具有两个发射截面相近的正交偏振发射峰,同时拥有着优异的储能性能和热性能,是适合产生正交偏振双波长激光的优良增益介质。因此在本论文中,首先采用Nd:YLF晶体作为激光增益介质产生1047.4 nm和1053.4 nm的正交偏振双波长基频激光,并通过适当增大抽运光斑降低Nd:YLF晶体热裂的风险,再利用BaWO4晶体的腔内拉曼频移,研究实现了高峰值功率的1159.9 nm和1167.1 nm正交偏振双波长拉曼脉冲激光的有效输出。本论文具体研究内容如下:1、首先对Nd:YLF晶体的激光特性进行了理论研究,计算了 Nd:YLF晶体在产生双波长基频光时的热透镜焦距,并分析了抽运光斑大小对热透镜效应的影响。最后对拉曼激光器谐振腔的设计原理进行了理论研究。结果表明:增大抽运光斑能有效缓解晶体的热透镜效应,降低晶体发生热断裂的风险。2、以Nd:YLF晶体为激光介质,实现了 1047.4/1053.4 nm正交偏振双波长基频脉冲激光输出,并系统研究了重复频率、输出镜曲率半径、晶体规格、抽运光波长对双波长基频激光输出性能的影响。在32.7 W的总入射抽运功率和30 kHz的脉冲重复频率下,获得平均输出功率为13.4 W的双波长基频激光输出,相应的光光转换效率为41%。1047.4 nm和1053.4 nm激光输出功率分别为7.6 W和5.8 W,脉冲宽度分别为119.5 ns和187.0 ns,对应的峰值功率分别为2.12 kW和1.03 kW。3、以Nd:YLF晶体为激光介质,BaWO4晶体为拉曼介质,实现了 1159.9/1167.1 nm正交偏振双波长拉曼脉冲激光输出。并系统研究了重复频率、输出镜曲率半径以及抽运光斑大小对双波长拉曼激光输出性能的影响。在40 W的总入射抽运功率和5 kHz的脉冲重复频率下,获得平均输出功率为2.67 W的双波长拉曼激光输出,相应的光光转换效率为6.7%。1159.9 nm和1167.1 nm拉曼激光输出功率分别为1.31 W和1.36 W,最窄脉冲宽度分别为1.43 ns和1.45 ns,对应的峰值功率分别高达183.2 kW和187.6 kW。结果表明,Nd:YLF/BaWO4是实现正交偏振双波长拉曼激光输出的一种较有前途的晶体组合。
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