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LD泵浦声光/GaAs双调Q锁模YVO_4/Nd:YVO_4激光特性研究

作　者: 张岩
导　师: 赵圣之
学　校: 山东大学
专　业: 光学工程
关键词: YVO4/Nd:YVO4 晶体双损耗调制调Q锁模倍频调制深度
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

全固化激光器由于其结构简单、泵浦效率高、稳定性好和光束质量高等特点,在精细加工、光通信、光存储、医疗等领域有着广泛的应用。Nd:YVO4是最常用的激光晶体。但是它热传导率较低,机械硬度也相对较小,这就限制了其在高功率激光器中的应用。利用热键合的的方法,在Nd:YVO4晶体的通光方向上键合上纯的YVO4晶体,它可以有效地传导Nd:YVO4晶体由于吸收泵浦光能量而产生的热量,从而改善激光器的热效应,提高高斯光束的输出质量和输出功率。本论文采用光纤耦合输出的激光二极管(LD)作泵浦源,以声光(AO)和GaAs进行主被动双损耗调制,实现YVO4/Nd:YVO4晶体基频和倍频双调Q锁模激光运转,测量了不同泵浦功率下激光的平均输出功率和不同AO重复率下调Q脉包络的脉宽、脉冲能量等。实验结果表明,与单一GaAs被动调Q锁模激光相比,由于调Q包络的重复率为AO调Q开关的重复率,因而这种主被动双调Q锁模激光具有较高的稳定性、较大的单脉冲能量和较高的峰值功率。考虑光强起伏机制,建立了LD泵浦双损耗调制调Q锁模激光耦合的方程组,数值求解方程组理论模拟值与实验结果相符。1.采用三镜折叠腔结构,实现了LD泵浦YVO4/Nd:YVO4晶体、声光——GaAs主被动双调Q锁模1064 nm激光运转。测量了不同泵浦功率下激光的平均输出功率、脉冲能量、不同AO重复率下调Q脉包络的脉宽,估算了锁模脉冲宽度。实验结果表明双调Q锁模激光有很好的稳定性,锁模脉冲的调制深度可以达到80%。建立了双调Q锁模激光耦合的速率方程组,数值求解方耦合程组理论模拟值与实验结果相符。2.实现了LD泵浦YVO4/Nd:YVO4晶体、KTP内腔倍频、声光——GaAs主被动双调Q锁模532nm绿激光运转。测量了不同泵浦功率下激光器的平均输出功率、脉冲能量、调Q脉包络的脉宽,估算了锁模脉冲宽度、锁模脉冲的调制深度。实验结果表明,利用声光(AO)和GaAs进行双损耗调制可以得到稳定的脉冲序列,更深的调制深度和更高的峰值功率。理论模拟与实验结果一致。论文的主要创新工作：1.首次从理论和实验上研究了LD泵浦YVO4/Nd:YVO4键合晶体、声光(AO)——GaAs双损耗调制的调Q锁模1064nm激光特性,理论计算与实验结果相符。2.首次从理论和实验上研究了LD泵浦YVO4/Nd:YVO4晶体、KTP内腔倍频、声光(AO)——GaAs双损耗调制的调Q锁模532nm激光特性,理论计算与实验结果相符。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
符号说明  12-14
第一章引言  14-24
  1.1 激光工作物质  14-17
  1.2 脉冲激光技术  17-18
    1.2.1 激光调Q技术  17-18
    1.2.2 调Q锁模技术  18
    1.2.3 主被动双调Q锁模技术  18
  1.3 倍频晶体  18-21
    1.3.1 倍频晶体KTP  18-19
    1.3.2 高斯光束利用KTP进行倍频的理论分析  19-21
  1.4 调Q锁模基本原理  21-22
  1.5 本文主要的研究内容  22-24
第二章 LD泵浦AO/GAAS双调Q锁模YVO_4/ND:YVO_4基频激光特性研究  24-36
  2.1 LD泵浦AO/GAAs双损耗调Q锁模YVO_4/ND:YVO_4激光实验的实验装置与结果  24-31
    2.1.1 实验装置  24-25
    2.1.2 实验结果  25-31
  2.2 LD泵浦AO/GAAs双损耗调Q锁模YVO_4/ND:YVO_4激光特性的理论模拟  31-36
    2.2.1 波动理论  31-32
    2.2.2 速率方程理论  32-36
第三章 LD泵浦AO/GAAS双调Q锁模YVO_4/ND:YVO_4/KTP绿激光特性研究  36-47
  3.1 LD泵浦AO/GAAs双调Q锁模YVO_4/ND:YVO_4/KTP激光特性的实验研究  36-42
    3.1.1 实验装置  36-37
    3.1.2 实验结果  37-42
  3.2 LD泵浦AO/GAAs双调Q锁模YVO_4/ND:YVO_4/KTP绿激光特性的理论模拟  42-47
    3.2.1 波动理论  42
    3.2.2 非线性损耗  42-43
    3.2.3 速率方程理论  43-47
第四章结论  47-48
参考文献  48-53
致谢  53-54
攻读学位期间发表的学术论文及获得的奖励  54-55
学位论文评阅及答辩情况表  55

LD泵浦声光/GaAs双调Q锁模YVO_4/Nd:YVO_4激光特性研究

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