腔内光束耦合对顆合腔拉曼激光器转换效率的影响

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1、学号：S15010015硕士学位论文腔内光束耦合对耦合腔拉曼激光器转换效率的影响研究生姓名：李长明学科、专业：物理学二○一八年三月分类号：密级：可公开UDC：编号：腔内光束耦合对耦合腔拉曼激光器转换效率的影响THEINFLUENCEOFINTRACAVITYFUNDAMENTALANDRAMANBEAMOVERLAPPINGONTHECONVERSIONEFFICIENCYINTHECOUPLEDCAVITYRAMANLASER学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科专业名称及代码：物理学（070200）研究方向：激光及

2、其与物质相互作用申请学位级别：硕士指导教师：李述涛助理研究员研究生：李长明论文起止时间：2016.09—2018.03I摘要耦合腔式拉曼激光器的基频腔和拉曼腔相互嵌套，同时相对独立，拉曼腔相对于内腔式结构缩短，同样的时间可以多程往返获得高拉曼增益，并且可以压缩拉曼光的脉冲。对拉曼激光器理论方面的研究是基于辐射传输方程和激光器速率方程组的推导，现有的基于单模高斯光束近似的拉曼激光器理论模型可以很好的描述接近于单模运转的LD端面泵浦激光器的运转。但LD侧面泵浦系统的激光模式与LD端面泵浦系统不同，侧面泵浦的基频光往往是多模运转，而由于

3、拉曼光束净化效应，拉曼光基本以单模运转。针对这一问题，本文建立LD侧面泵浦拉曼激光器理论模型，在该理论模型中，基频光考虑TEM00、TEM01*和TEM10三个模式运转，假定泵浦光Top-Hat分布，推导出归一化的速率方程组，再进行建模编程，在不同归一化拉曼增益M和归一化反转粒子数N的情况下理论上模拟激光器的运转情况。实验方面，实现了LD侧面泵浦Nd:YAG模块YVO4内腔式主动调Q拉曼激光器，在泵浦功率为117.7W和脉冲重复率为15kHz时，获得了最大功率输出为6.98W的拉曼光，从808nm泵浦光到1176nm拉曼光的光-光

4、转换效率为5.93%。实现了LD侧面泵浦Nd:YAG模块YVO4主动调Q耦合腔式拉曼激光器，改变耦合镜的曲率半径，分别为：150、500、1000和3000mm，研究耦合镜曲率半径的改变对转换效率的影响，发现耦合镜曲率半径越大，阈值越高，转换效率越大，并且给出获得拉曼光最大平均输出功率时的脉冲波形，与理论模型一致。关键字：受激拉曼散射速率方程组耦合腔式拉曼激光器IIABSTRACTCoupledcavityRamanlaser’sfundamentalcavityandRamancavityarenestedandrelative

5、lyindependent.TheRamancavityisshortenedcomparedtoanintracavityRamanlaser,sohighRamangaincanbeobtainedthroughRamancrystalmanytimesatthesametime.AnditcancompressRamanlaserpulse.ThetheoreticalresearchesofRamanlaserarebasedonthederivationofradiativetransferequationandrate

6、equations.TheexistingtheoreticalmodelofRamanlaserbasedonthesinglemodeGaussbeamapproximationcanwelldescribetheoperationoftheLDendpumpedlasernearthesinglemodeoperation.ButthemodeoflaserbetweenLDsidepumpedsystemandLDendpumpedsystemisdifferent.Thefundamentallaseroftheside

7、pumpisusuallymultimodeoperation,andtheRamanlaserisbasicallysinglemodeoperationbecauseoftheRamanbeamcleanupeffect.Inordertosolvethisproblem,thispaperestablishestheLDsidepumpedRamanlasertheorymodel.Inthistheoreticalmodel,weconsiderthatthefundamentallaseroperatesinTEM00,

8、TEM01*andTEM10andassumethatpumplaserisTop-Hatdistribution.Wegivethenormalizedrateequations,thenwemodelandprogramforthenormal