二极管泵浦腔内OPO高重复频率2μm激光器

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1、!第!"卷!增!刊强激光与粒子束$%&’!"!(%’)*!!+**,年#月-./-0123456)346(70648.953:36;)6<=’!+**,!文章编号!!!**!>#?++"+**,#)*>*!@,>*#二极管泵浦腔内CDC高重复频率"!2激光器"王克强!!韩!隆!!王建军!!李彬彬"固体激光技术国家重点实验室!北京!***!,#!!摘!要!!概述了+%C激光器的发展状况及应用背景!通过对+%C激光两种实现方式的比较!最终采用了可调谐方式间接获得+%C激光的方案$以!’*P%C激光为泵浦源!采用二极管泵

2、浦腔内101的方案能有效提高泵浦峰值功率密度!有利于实现高重复频率+%C激光输出$利用e80晶体在特定切割角度下实现波长简并输出!合理设计101腔!可以有效提高+%C激光的输出效率$同时进行了激光输出实验!实现了功率!!’+2的+%C波长激光输出$!!关键词!!+%C激光器%!二极管泵浦%!e80101!!中图分类号!!8(+#@!!!!文献标识码!!6’!(!!!QP,年!美国人g%JNO%N等首先在液氮温度下使-%&T6/激光器输出了+%C激光$由于这种激光器要求的温度极低且阈值很高!限制了它的应用$随着+波段

3、室温运行的激光气的出现!由于其在医学)光%C通讯)遥感和雷达等方面显示出重要的应用前景而引起广泛的注意并已逐渐成为热点$军事上!由于+激%C光对大气和烟雾的穿透能力强!可用于激光测距和激光雷达等!特别是+波段激光能为+’,$!+可调%C%C谐参量振荡器提供有效的泵浦源$而目前对?$,波段激光源有着迫切的军事需求!为了实现整个?$,%C波段激光输出!最有效的方法是采用+激光为泵浦源以N/K0等晶体为工作物质通过光参量振荡%C%C+’+("101#的方式实现$!!鉴于+%C激光器的重要用途!我们研制了一台二极管泵浦腔

4、内101技术)采用声光h开关的高重复频率+激光器!其波长为+’!+!频率变化范围从?$!*A-B!其最大输出功率在#A-B时!达到!!’+2$%C%C!!"!2激光的实现’?(!!+%C固体激光从技术上有两种方法可实现&&二极管泵浦8C!-%&T5F或8C&T6/激光器直接产’#(’,(生%’二极管泵浦声光h开关(E&T6/激光器产生!激光再泵浦e80101产生$%C!!方式&中!由于8C!-%&T5F或8C&T6/晶体为准三能级!其阈值较高!通常需要通过制冷的办法获得+%C激光!室温下较难获得$因此不太适合于将来

5、的军事应用要求$!!我们通过二极管泵浦声光h开关!’*P%C的(E&T6/激光为泵浦源!泵浦e80101来实现+%C波长的激光输出$!!其中泵浦二极管为连续波"92#二极管阵列!采用声光h开关后!重复频率大于!A-B!连续二极管(E&T6/激光的脉冲宽度约为几十NO!单脉冲能量约为几个Cg$!!如果用此激光器泵浦腔外e80101!则对泵浦激光的光束质量有着苛刻的要求!必须达到近衍射极限水平!这是因为e80101临界相位匹配需要低泵浦能量和很小的接受角!而且还必须把泵浦光束聚焦以达到101的阈值!但聚焦后由于光束走离

6、效应会减少101的耦合效率$!!为解决此问题有两种方法&第一种方式可以采用成对的性能一致的短晶体作为101的工作物质以对走离效应进行补偿从而实现高的波长转换效率$第二种方式是把101器件放置在泵浦源激光器的腔内!以增加101振荡次数从而相当于增加了101有效作用长度!这在效果上与采用成对晶体的方式是一样的$第二种方法就是腔内101$!!通过对内外腔两种101方式的分析比较后!我们选择了腔内101!通过对几种非线性晶体的物理特性和波长调谐曲线的分析比较!101腔内工作物质选用e80晶体$e80晶体在我们所需的波段具有

7、良好的透"收稿日期!+**#>!!>++%!!修订日期!+**#>*?>*+基金项目!国家@P?计划项目资助课题作者简介!王克强"!QP"*#!男!高级工程师!理学硕士!从事固体激光技术方面的研究%3>CDG&&AS_!MKOI%CDG&’NKL$!@P强激光与粒子束第!"卷过率!具有大的有效非线性系数"允许角及允许温度和小的走离角"不潮解"破坏阈值高等优点#"!@EDCDC的中红外相位匹配计算!!e80晶体属正交晶系!是光学双轴晶体!折射率椭球的主轴互相垂直!其D!A!F轴的折射率关系为!D%!A%!F!光轴处于

8、主轴D与F确定的DEF平面内$与e80中的F轴成!@]的夹角%#!!其任何传播方向上的折射率均由折射率椭球给出!折射率椭球的定义为+&$!.+.+%+R+&$!.+.+%+R+&$!.+.+%’*$!%RD!.!D!!A!.!A!!F!.!F!!LLLLLL式中’RDOGN"I%O.!RAUOGN"OGN.!RFUI%O"!"是光传播方向与F轴的夹角!/是与