ld泵浦宽温绿光微片激光器

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1、第一章绪论比。80年代开始，由于量子阱技术及其器件结构的日益成熟，特别是量子阱半导体激光器高的微分增益和微分量子效率、低的阈值电流密度、高的特征温度等优点，使得半导体激光器出现了质的飞跃，受限于半导体激光器功率低而发展缓慢的全固态固体激光器也进入了一个蓬勃发展的新时期。同时随着非线性光学倍频技术的日益发展，利用倍频、和频或参量变换等非线性技术获得了更宽波段范围的可见光及紫外激光输出。Baer在1985年利用KTP作为非线性倍频晶体，研制成功LD泵浦腔内倍频的全固态绿光激光器，获得了输出功率为11mW、波长为[7]532nm的绿光。Kozlovsky等人采用MgO:LiNbO3非线性倍频晶体

2、进行腔外倍频，[8]获得了532nm的单纵模绿光输出。90年代开始，得益于LD的飞速发展和全固态激光器整体设计的优化，LD泵浦绿光激光器得到了飞速发展，并开始转向商品化。1991年，T.Taira等人设计出[9]了转换效率为2.6％Nd:YVO4微片激光器。1994年，N.MacKinnon等人设计的LDA泵浦绿光微片激光器，该微片Nd:YVO4的厚度为0.5mm，KTP的厚度为2mm,[10]其绿光输出功率为50mW。1999年，Yuan.FuChen等人利用LD泵浦Nd:YVO4／KTP调Q绿光微片激光器，获得平均功率为4.6W的绿光输出，光光转换效率达[11]到27％。高功率绿光激光

3、器近年来发展非常迅速。Konno等人利用V型腔获得[12]了68W的倍频绿光。法国科学家L.Garrec等人采用LD侧面泵浦Z型腔腔内结构非线性KTP倍频晶体获得转换效率为5.4%、平均功率为106W的高功率绿光输[13]出。Honea等人利用V型谐振腔结构，采用LD泵浦Nd:YAG晶体获得1064nm基[14]频光，并采用非线性KTP晶体对基频光进行倍频，获得了140W的绿光输出；Chang等人分别采用KTP和LBO非线性倍频晶体对1064nm基频光进行二次谐波，[15,16]获得了532nm的绿光输出。近年来，LD质量越来越好、LD价格越来越便宜，国内绿光激光器的研究也成为热门。例如中

4、国科学院上海光学精密机械研究所、中国科学院半导体研究所、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、西安光学精密机械研究所、中国科学院物理研究所、中国科学院福建物质结构研究所、清华大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、天津大学、上海交通大学、山东大学等科研机构都先后开展了对全固态固体绿光激光器的研究，目前已经取得了相当高的研究成果。1.2LD泵浦宽温绿光微片激光器的结构[17，18]LD泵浦宽温绿光微片激光器的结构包括：泵浦源（808nmLD）、激光工作物质（Nd:YVO4）、非线性晶体(KTP)、1/4石英波片、光学谐振腔。LD泵2万方数据第一章绪论浦宽温绿光微片激光器结构如图1-1所示：图1

5、-1LD泵浦宽温绿光微片激光器结构1.3全固态绿光激光器的应用LD泵浦宽温绿光微片激光器具有光束质量好、体积小、寿命长、可靠性高[19]等优点。目前在信息存储与处理、测量、通讯、医疗、全息、军事及科学研究等各个领域已经得到非常广泛的运用。1.4选题背景LD泵浦宽温绿光微片激光器具有小型化、高光束质量、高稳定性、高可靠性等优点，具有广泛的市场应用前景，因此它是激光研究领域的热点之一。据不完全统计，仅警用市场对小功率LD泵浦绿光微片激光器每个月的需求量就数以万计，而且出口海外占有很大比例。除小功率绿光微片激光器外，市场对大功率的绿光激光器产品的需求量也相当可观。但是与巨大的市场需求形成鲜明对比

6、的现实却是产业化生产中存在着如光束的模式跳变、光功率不稳定、且只能在o常温附近工作等大量频繁出现的有待解决的问题。因此开发一款能够在0~45C2[20]环境条件下，绿光输出模式为TEM00模、M因子小于1.2、发散角<7.5mrad、全温范围内功率起伏±10%以内、高可靠性的小型化全固态绿光微片激光器是当务之急。1.5论文结构及主要内容本文围绕LD泵浦宽温绿光微片激光器的设计、产品制造及测试展开研究工作。本论文研究内容结构作如下具体安排：第一章为绪论，首先简要概述了LD泵浦固体激光器的发展历程及研究现状；然后对LD泵浦宽温绿光微片激光器的结构进行介绍；接着对全固态绿光激光器3万方数据第一章

7、绪论的运用做了相关阐述；最后对本论文的选题背景以及意义所在做简要介绍。第二章主要研究的是LD泵浦宽温绿光微片激光器理论分析。首先运用热传导理论对晶体内部温度分布进行分析，得出影响端面泵浦的微片激光器温差的因素，并在此基础上对全固态激光器的热透镜效应进行分析，得出热透镜焦距的关系式。然后从谐振腔理论、Sylvester定理详细分析了光学谐振腔的稳定性条件，以此选择谐振腔参数。接着通过热焦距关系式分析了含有Nd:YVO4的平