560nm固体拉曼和频黄绿光激光器理论与实验研究

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1、分类号：O43学号：201500357006硕士学位论文560nm固体拉曼和频黄绿光激光器理论与实验研究Theoreticalandexperimentalstudyof560nmsolid-stateRamansum-frequencyyellow-greenlaser研究生姓名：于学丽指导教师：丁双红教授学科门类：理学专业名称：光学论文提交日期：2018年3月30日烟台大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或

2、成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解烟台大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在非保密的论文范围内，学校可以公布论文的部分或全部内容。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日烟台大学硕士学位论文摘要560~600nm波段的黄光激光在生物遗传、激光医疗、大气

3、探测、信息存储等领域都有重要应用，其中560nm的黄绿光作为人眼最敏感的可见光波长，在临床医疗、图像和数据显示、空间探测识别、地理勘测、信号传递等方面的有特殊意义，目前黄绿激光已经应用于皮肤方面的治疗。受激拉曼散射效应（StimulatedRamanScattering，SRS）是一种获得新的激光谱线的的有效方法。近年来，随着优良拉曼晶体的出现，全固态拉曼激光器以其简洁紧凑的结构、良好的机械性能和热学性能等优点成为目前激光器研究领域的一个热点，发展十分迅速。利用和频晶体把拉曼激光器产生的拉曼光与基频光进行和频得到黄光的输出是目前获得黄光激光的重要途径。拉曼和频黄光激光器具有结构紧

4、凑、转换效率高、性能稳定等优点。输出的和频光具有脉冲窄，能量高的特点。这些优势使得拉曼和频黄光激光器得到了广泛关注，并在近年来取得了较大的进展。理论方面，推导了主动调Q内腔式拉曼和频激光器的速率方程组，在对其归一化后得到七个综合参量kls，，Ksp，N，M，F，K。数值计算模拟了各综合参量的改变对和频光脉冲峰值功率、单脉冲能量及脉冲宽度的影响，最终得到在一定的数值范围内，归一化初始反转粒子数密度N、和频因子F、归一化拉曼增益系数M和损耗因子K之间相互约束，存在最优匹配取值。为实现脉冲峰值功率和单脉冲能量的最大，对F和M、F和K、M和K进行匹配关系拟合，结果显示它们之间大体上呈现

5、线性匹配关系，这体现在实验中基本上为和频晶体长度，拉曼晶体长度和输出镜对拉曼光的反射率之间的参数值匹配，此结论可对具体实验进行数值分析来优化实验设置以实现和频光的输出最佳。实验方面，首先研究了被动调Q内腔式拉曼激光器的性能，采用平凹腔结构，Nd:YAG晶体作为激光增益介质，SrWO4+4晶体作为拉曼活性介质，Cr:YAG作为被动调Q晶体进行实验，在理论计算的指导下，不断优化饱和吸收体的初始透过率、输出镜对拉曼光的反射率、腔长等各项参数，得到在饱和吸收体的初始透过率为96%，拉曼输出镜的反射率为75%@1178nm，输入泵浦功率为3.92W时，输出的最大拉曼光功率达到0.79W，此

6、时拉曼转换效率高达20.4%，调Q脉冲的重复率为I烟台大学硕士学位论文38.6kHz，脉宽为20ns左右。这是目前已知LD泵浦被动调QNd:YAG/Cr4+:YAG/SrWO4拉曼激光器的最大转换效率。然后，对LD泵浦被动调Q内腔式拉曼和频黄绿光激光器进行了相应的研究，使用KTP作为和频晶体，考虑基频光与拉曼光的偏振关系、能量关系和脉冲同步等问题进行合理的腔参数设置与偏振设置，得到560nm被动调Q内腔式和频拉曼黄绿光激光的输出，通过调节谐振腔与偏振角度，我们得到当输入泵浦功率为4.18W时，输出的最大和频光功率达到0.101W，光光转换效率达到2.4%，脉冲宽度为10ns左右。

7、关键词：受激拉曼散射；被动调Q；黄绿激光；拉曼激光器；和频效应II烟台大学硕士学位论文ABSTRACTTheyellowlaserinthewavelengthrangeof560~600nmhasimportantapplicationsintheareasofbiologicalgenetics,clinicalmedicine,atmosphericdetection,andinformationstorageandsoon.The560nmyellow-greenlase