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1、第38卷第1期光子学报Vol.38No.12009年1月ACTAPHOTONICASINICAJanuary2009LD端面泵浦腔内倍频Yb∶YAG绿光激光器1,211,21,21,21,2林洪沂,檀慧明,南楠,田玉冰,王保山,李再金(1中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130033)(2中国科学院研究生院,北京100049)摘要:报道了一种激光二极管(LD)端面泵浦10at%掺杂Yb∶YAG激光晶体(4×4×1mm)和Ⅰ类临界相位匹配LBO的腔内倍频全固态绿光激光器.为了克服“绿光问题”,采用了两个激光二极管偏振耦合系统.在双路泵浦功率
2、为1.2W时,获得最高功率为40mW525nm的连续基模激4+光输出.在腔内插入Cr:YAG饱和吸收体被动调Q,在泵浦功率为1.2W时,可以获得平均功率为5.2mW,脉冲重复频率为2.44kHz,脉冲宽度为51.5ns,峰值功率为41.7W的515nm脉冲激光输出.输出波长发生变化,而且515nm脉冲激光输出的阈值仅为728mW.关键词:全固态激光器;Yb∶YAG晶体;准三能级;绿光问题中图分类号:TN248.1文献标识码:A文章编号:100424213(2009)01200222422-10引言基态F7/2和一个激发态F5/2,两者间隔为1000
3、0cm,[5]如图1.在晶场作用下,能级产生Stark分裂,形成近年来,LD泵浦全固态激光器(DPSSL)发展准三能级激光运行机制.1030nm和1050nm的激迅速,而LD泵浦全固态绿光激光器更是引起了人光下能级的Boltzmann因数分别为0.046和0.02.[123]们的关注.紧凑和可靠的绿光激光器在泵浦钛蓝与1050nm相比,1030nm激光下能级由于有较多宝石激光器和染料激光器,全息照排,激光美容,激的粒子数分布,使其存在着更严重的再吸收效应,较光生物,光纤通讯,激光显示等诸多领域有着广泛的难实现粒子数反转.因此要想实现1030nm的振
4、应用前景.荡,就需要激发大量的粒子数克服严重的再吸收效Yb∶YAG晶体由于其优良的激光特性,引起应以形成粒子数反转;而1050nm则需要较少的粒了人们的广泛关注.与Nd∶YAG晶体相比,Yb∶子就可以实现粒子数反转,形成振荡.YAG具有吸收带宽(在941nm处达18nm),上能级寿命长(达951μs),量子效率高(941nm泵浦达91.4%);热负荷小,不存在激发态吸收和上转化和高的掺杂浓度而不出现淬火的优点.Yb∶YAG的发射峰主要位于1030nm和1050nm处.目前在[4]1030nm处,许多研究机构实现了高功率连续,连[5][6]续可调谐和
5、单频激光输出;在1050nm处,清[7][8]华大学报道了小功率连续,被动调Q激光输出;但是对1030nm和1050nm的倍频光515nm和525nm却报道的很少.由于515nm和525nm在泵浦钛蓝宝石激光器方面的优势,本文对其进行了研图1Yb∶YAG晶体的能级结构究.采用两个激光二极管偏振耦合系统,在泵浦功率Fig.1StarkenergylevelofYb∶YAG[5]为1.2W时,获得最高功率为40mW525nm的连图2为Yb∶YAG晶体的吸收光谱和发射光续基模激光输出;在腔内插入Cr4+∶YAG被动调谱:由图可以看出Yb∶YAG晶体有两个
6、吸收带,分别位于940nm和968nm处.在940nm的吸收带Q,获得了5.2mW的515nm脉冲激光输出.达18nm,与Nd∶YAG相比更适合于LD泵浦.1Yb∶YAG晶体的激光特性分析Yb∶YAG晶体的发射峰也有两个,一个较大的位3+于1030nm处,另一个位于1050nm处.在1030nmYb是能级结构最简单的激活离子,仅有一个处虽然存在再吸收损耗,但是其发射谱线更强.在上Tel:0431286176263Email:linyi0714@163.com能级积累足够多的粒子的情况下,仍可以漂白再吸收稿日期:2007208220收损耗后形成振荡;
7、而且可以有效地抑制1050nm1期林洪沂,等:LD端面泵浦腔内倍频Yb∶YAG绿光激光器23电二极管记录激光脉冲信号.3实验结果与分析[9]准三能级激光系统模型中,再吸收损耗为δrea=σf1NionIsatlln1+2I/Isat/I(1)式中σ为激光谱线的受激发射截面,f1为激光下能级Boltzmann因数,Nion为激光晶体的掺杂浓度,l为激光晶体的长度,I为腔内基频光的循环强度,Isat为腔内的基频光饱和光强,由Isat=hν/[(fl+fu)στ]给出,式中hν为基频光光子能量,fu为激光上能图2Yb∶YAG晶体的吸收和发射光谱特性级的B
8、oltzmann因数.1030nm激光下能级fl=Fig.2Absorptionandemissionspectralpr
