利用声光调q的nd晶体得到912nm高功率连续激光输出

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1、利用声光调Q的Nd:GdVO4晶体得到912nm高功率连续激光输出高静于欣陈飞李旭东张震于俊华王月珠哈尔滨工业大学，哈尔滨150001（接收于2007年10月12日）我们实现了利用Nd:GdVO4晶体的4F3/2→4I9/2跃迁得到一个912nm的高功率高效激光。在cw模式下，当入射泵浦功率为40.3W时可以达到8.6W的最大输出功率，产生33.3%的斜度效率和21.3%的光光转换转效率。就我们所知，这是cw模式下由普通Nd:GdVO4晶体得到的912nm激光的最大功率。912nm激光跃迁也由插入一个小型声光Q开关到内部谐振腔中而实现。因此，我们得

2、到10kHz重复频率下的为20ns的最小脉冲宽度和1.43W的平均激光功率，相应的峰值功率7.1kW。我们相信这是912nm激光的最高的峰值功率。此外，当重复频率为100kHz时，我们也能得到脉冲宽度为65ns的激光。PACS:42.55.Xi,42.60.Gd,42.62.Be,42.60.Pk随着高性能非线性晶体的发展，900nm波段的激光器吸引了众多人的关注。一方面，900nm波段的激光器件是掺镱晶体和掺镱光纤极好的泵浦源。另一方面，它们能有一些特殊应用如：用于臭氧测量的水汽激光雷达和差分吸收激光雷达。另外，通过倍频，900nm波段的激光器能

3、产生蓝光，在光数据存储，显示，拉曼光谱仪，生物医药，印刷和水下信息传输等方面都有用途。钕上的4F3/2→4I9/2跃迁已经被证明是一个去实现900nm波段的激光输出的便捷，高效的方法。最近，有不少关于钕上的4F2/3→4I9/2跃迁的研究。利用普通杆得到高至5.1W的cw输出功率和利用扩散粘结晶体得到15.2W功率都已经被实现。我们小组已经使利用普通Nd:GdVO4体晶体得到的912nm激光cw输出功率达到6.6W。利用薄圆盘，已经能使通过Nd:YAG得到的946nm激光cw输出功率达到14W，通过Nd:GdVO4得到的914nm激光cw输出功率达

4、到5.8W。另外，掺钕光纤已经被用来900nm波段激光的放大振荡器，能使产生的938nm激光和914nm激光的输出功率分别达到11W和10.4W。在信中，我们报告了由普通Nd:GdVO4体晶体得到的高效紧凑的912nm激光。其cw输出功率达到了8.6W。在声光调Q模式下，10kHz重复频率时的最小脉宽为20ns，最大峰值输出为7.1kW，我们甚至能让重复频率达到100kHz。示意图1展示了实验装置。泵浦源是一个50W的808nm光纤耦合激光二极管（LD）阵列（先进光子系统），其核心直径为400μm，数值孔径为0.22。激光晶体是一个在每一面有808

5、nm(R<0.6%),912nm(R<0.2%),1063nm(R<2%)防反涂层(AR)的尖的掺Nd:GdVO4晶体（0.2at.%-doped5-mm-lon）。低掺杂激光晶体有利减少热透镜和减少准三能级系统的重吸收损失。晶体被铟箔包裹，被铜板支起，且保持在13±0.2℃的水冷却环境下。实验使用了一个简单的平普莱诺腔。前镜M1和后镜M2对912nm的准三能级跃迁是高反（HR），对1064nm和1340nm是高传输（HT），以此来抑制Nd:GdVO4晶体上的更高效的四能级跃迁。作为一个输出耦合器，M2部分传输912nm激光，其传输率为6.6%。输

6、出功率由PM30功率计检测而得（Coherent公司）。脉宽由DET210/M探测器检测（Thorlabs公司），显示设备是TDS3032B示波器（Tektronix公司）。图2所示的是谐振器内没有Q开关的Nd:GdVO4的基态激光的输出特性。几何腔长为15mm，激射阈值是7.0W。开始时，一个低的循环强度存在于腔内，且重吸收损失严重影响斜度效率，导致912nm激光的输出非线性增加和低效。随着泵浦功率的增加，循环强度变得更高以至于重吸收损失达到饱和。最后，输出功率因为严重的热透镜效应趋于饱和。当输入泵浦功率为40.3W时，912nm激光的cw输出功

7、率达到8.6W，对应的斜度效率为33.3%，光光转换转效率为21.4%。就我们所知，这是cw模式下由普通晶体得到的912nm激光的最大功率。另外，一个分辨率为0.08nm的光纤光谱仪(HR4000-OceanOptics)用于检测激光光谱。经过808nm的滤波器，我们没有发现其他频谱线。在我们的实验中，我们发现非常大部分的808nm泵浦光从输出耦合中泄露，说明我们使用的Nd:GdVO4晶体的低吸收率。因为这个原因，我们测量了晶体的实际吸收率。我们发现60%的泵浦功率都被吸收。因此，如果考虑低吸收率，泵浦功率吸收的斜度效率将是55.5%。对于脉冲规则

8、，腔内插入一个有抗反涂层的的声光Q开关(GoochandHousego公司)，腔长扩展到40mm。图3为调Q的912nm激