双端泵浦Pr:YLF窄线宽绿光激光器研究

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dej0415
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窄线宽激光器具有线宽窄、稳定性强、噪声低、相干性好、光束质量好等优势,在高分辨率拉曼光谱、多普勒测风雷达、光通信和全息术等领域发挥着重要的作用。本文提出了通过Pr:YLF晶体特异性直接实现绿光激光输出,减少了由于倍频晶体本身的温控系统的复杂性。在此基础上,通过向腔内引入双F-P标准具,使腔内各纵模激光具有特定的损耗,对应波长频率的纵模具有较低的损耗可以实现振荡,而中心模式附近的其它模式因损耗较高而被有效抑制,从而实现522nm窄线宽激光输出。在理论研究方面,建立了含双F-P标准具损耗和输出镜透射损耗的窄线宽绿光激光器的理论模型。对含多项损耗的四能级速率方程进行求解,对Pr:YLF窄线宽绿光激光器输出特性仿真,获得了腔内光子密度、反转粒子数密度、以及输出功率随输出镜透过率的变化规律。在此基础上,对双F-P标准具选模技术理论分析,得到了双F-P标准具放置角度对Pr:YLF窄线宽绿光激光器输出特性的影响。因此确定双F-P标准具厚度为0.3mm和0.5mm,其最优角度为1.42°和0.69°,为实验研究奠定理论依据。除此之外,运用ABCD矩阵模拟了激光器稳区范围以及单端泵浦和双端泵浦晶体束腰大小与位置,确定了实验搭建的最佳参数。在实验研究方面,首先开展了单端泵浦Pr:YLF实验,522nm激光输出阈值功率为795m W。此时,当吸收功率为2.475W时,获得了413m W的522nm激光输出。双端泵浦Pr:YLF实验中,当吸收功率为5.023W时,获得了577m W的522nm激光输出,测量其光谱线宽为0.83nm。在双端泵浦Pr:YLF稳定输出的实验中,向腔内引入不同厚度的双F-P标准具,得到窄线宽522nm激光输出,激光器阈值功率为2.559W,最大输出功率为53m W,利用F-P干涉仪验证了此时为单纵模输出,测量其光谱线宽为18MHz。通过实验结果与理论模拟结果的对比分析,可以看出,实验结果与理论结果具有较高的一致性。说明本论文所建立的Pr:YLF窄线宽绿光激光器的理论模型,能够合理、准确的描述并解释Pr:YLF窄线宽绿光激光器的内部运转行为。
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