全固态连续473nm和946nm双波长激光器的理论与实验-研究

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1、全固态连续473am和946nm双波长激光器的理论及实验研究Publications⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．42Acknowledgement⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．43Personalprofdes⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．44Letterofcommitment⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．45Authorizationstatement⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯．46中文摘要中文摘要473nm波段的蓝光激光在激光彩色显示、高密度光学存储、水下通信和探测、激光医学等领域中都有广泛的应用；并且通过倍频过程(SHG)可以产生473rim波段蓝光的946nin红外激光还位于硅探测器的高探测效率波段(最高探测量子效率达99％)，可用于制备高探测效率的非经典光场。因此利用Nd：YAG晶体4F3忍—-419／2之间的能级跃迁产生的中心波长为946nm的激光以及通过倍频946nm波长激光产生的中心波长为473nm的蓝光都引起了科学家的广泛关注。Nd：YAG晶体产生946nm波段的激光系统属于准三能级系统，其高泵浦速率下才能实现粒子数反转的要求给晶体

3、带来的热效应比较严重，尤其Nd：YAG晶体能量传输上转换(ETU)效应的存在加剧了晶体的热效应。在实验室已有研究成果的基础上，我们针对ETU效应的存在对激光晶体热效应的影响、尤其是热退偏的影响进行了详细地研究，并在理论研究的指导下实现了473rim和946nm双波长激光器的输出，为制备946nm波段的非经典光场提供光源。本论文的具体研究内容如下：1．从包含能量传输上转换过程的准三能级激光系统的理论模型出发，详细分析ETU效应的存在对激光晶体热效应的影响(包括晶体的热沉积、热透镜效应、激光谐振腔振荡光斑、热致衍射损耗以及热退偏损耗)，迸而基于热效应的理论研究提高946nm激光器的线偏振

4、输出性能。2．能量传输上转换效应对激光晶体热效应的影响，进而导致了谐振腔的稳定性参数和谐振腔振荡光斑发生变化。基于理论指导选取合理的谐振腔腔型参数，来获得高质量输出的946nm基频光源。并在腔中插入布氏窗片作为起偏器和基频光的输出耦合镜，内腔倍频PPKTP晶体实现473nm蓝光激光和946nm基频激光的双波长输出。3．针对Nd：YAG激光晶体热退偏损耗的存在，介绍常用的两种补偿热致双折射的方法，在理论上采用琼斯矩阵分析对比了这两种方法的补偿效果，并在实验上初步尝试了利用四分之一波片补偿热退偏损耗。关键词：473nm和946nm双波长输出激光器；能量传输上转换；热退偏损耗；输出耦合透射

5、率；热致双折射补偿全固态连续473nnl和946nlil双波长激光器的理论及实验研究IIABSTRACTForsolid．statebluelasersthereexistnumerousapplications，suchascolordisplays，high．densityopticaldatastorage，andunderwatercommunication．Inaddition，Siphotodiodeswithquantumefficienciesover99％areavailableat946nm．HencetheuseofNd：YAGlaserat946nnlandS

6、iphotodiodeswillreducethedetectionlOSSintllegenerationofsqueezedlight．Sothe473nmlaserandthe946nlillaserhaveattractedmuchattention．Efficientlasingonthis4F3／2-419／2transitionat946nmisaquasi—three-levelsystem，whichhastheneedforhighpumpdepositiondensitytoachievepopulationinversion．ThisinturnleadstO

7、verystrongthermaleffects，AmongaHthermaleffects，thermallyinducedbirefringenceisaknottyphenomenoninparticular．What’Smore，thepresenceofETUeffectsgivestoasignificantextraheatinthelasercrystal．Soin011I"paper，thethermaleffectistheoretic