范婷[1]2007年在《LD泵浦全固体473nm蓝光激光器的研究》文中提出LD泵浦全固体蓝光激光器具有结构紧凑、波长短、效率高、寿命长、运转可靠等优点，在高密度光存储、激光彩色显示、海洋应用及水下资源探测、激光制冷、激光生物医学、激光娱乐表演等领域有重要应用价值。但瓦级LD泵浦全固体蓝光激光器产业化相对滞后，且受功率限制而严重影响到其应用。本文针对构成全固体蓝光激光器的单元器件(泵浦源，工作物质，非线性倍频晶体，制冷散热装置等)和整体方案的设计(腔型设计，镀膜方案，模式匹配，光束质量，蓝光噪声等)进行了全面的分析。由准三能级速率方程，得到了准三能级阈值表达式和内外部斜效率的表达式；从倍频波耦合方程出发给出了倍频效率公式，进而论述了相位匹配理论及影响倍频效率的参量。通过对几种常用晶体的研究比较，选择了更适于产业化的Nd：YAG作为激光晶体、BIBO作为倍频晶体。采用标准ABCD传输矩阵法和等效g参数法计算了三镜折叠腔的各个参数，设计出合理的腔结构。在充分考虑端面热透镜效应的前提下计算了Nd：YAG在实验中最大泵浦功率下的热透镜焦距值。通过数值分析方法研究了方形截面复合Nd：YAG激光晶体棒在端面抽运情况下的温度分布及热透镜效应，得到了一系列有指导意义的结论。实验中采用普通的国产Nd：YAG／BIBO晶体，半导体致冷，设计出紧凑线性腔，在3W的泵浦功率下，获得220mW的473nm蓝光输出功率，光一光转换效率达到7.3％；设计出对热效应不敏感的三镜折叠腔激光器，在18W的泵浦功率下，获得最高710 mW的473nm蓝光输出；尝试搭建对热效应不敏感的四镜折叠腔激光器，采用复合Nd：YAG激光晶体，在18.5W的泵浦功率下，获得最大3.53W的946nm基频光输出。在充分考虑到像散情况下，分别绘制了三镜和四镜折叠腔内诸光束参数随热焦距的变化曲线。对实验中出现的问题进行了分析，对进一步改进提出了设想。
刘伟仁[2]2000年在《LD泵浦的473nm波长全固体蓝激光器的研究》文中研究表明LD泵浦的全固体激光器是目前激光技术领域中最为活跃的分枝，也是固体激光产品最终发展的方向。其中LD泵浦的全固体蓝绿激光器是国际上众多家机构花重金争相开展的科研项目。目前绿激光器技术相对成熟，瓦级以上的532nm的绿激光器在国外市场并不希奇，而输出功率达到100mW的蓝激光器却十分罕见，只有少数几家科研机构虽能做到这一点，但多数全都停留在实验室阶段。在我国目前还是一个空白。针对这样的情况，本人开展了一种适合产业化的LD泵浦473nm全固体蓝激光器的研究。并成功地研制出各项指标均达到要求的输出功率120mW的蓝激光器。 在本论文中首先分析了Nd~(3+)：YAG晶体的能级结构及其荧光谱线，计算出在946nm波长处的吸收截面和受激发射截面，并分析了Nd~(3+)：YAG晶体能够在室温下以准三能级运转的原因，从而阐明它是目前最适合间接产生蓝光的激光材料。 本文在前人的基础上建立了准三能级系统激光运转的更完整的模型，分析了Nd~(3+)：YAG在准三能级运转情况下的阈值同泵浦光斑半径与激光光斑半径的关系表达式；确定了Nd~(3+)：YAG的最佳长度；分析了在不同激光参数的情况下激光的反转粒子数同泵浦光乃至激光等因素的关系；讨论了泵浦光与激光之间的匹配对激光的输出的影响；讨论了激光斜效率与各个参数之间的关系；并总结了在理论上如何实现激光的最佳运转。 本文在理论的指导下，结合我们的实际情况，优化设计了一套适合产品化要求总体方案。其中包扩：耦合系统、腔体结构，膜系制备，倍频晶体等。最后通过实验验证了我们的整个指导思想的正确性。
李锋[3]2007年在《LD泵浦全固体蓝光激光器的理论与实验研究》文中研究表明激光二极管泵浦全固态蓝光激光器具有效率高、稳定性好、结构紧凑、小型化、寿命长等优点，在医学、激光演示、同位素分离、超高密度光存储、精密材料加工、海洋资源探测、光谱分析等领域具有广泛的应用，是近年来全固体激光器件的研究热点。本文主要工作是对激光二极管泵浦、腔内倍频蓝光激光器进行了系统、全面的研究，并取得以下几方面的成果：1、回顾了全固态激光器的发展历程、特点及其应用，蓝光激光器的研究背景以及实现蓝色激光输出的方法。综述了国内外激光二极管泵浦全固态蓝光激光器的研究进展。2、从准三能级速率方程理论出发，考虑介质再吸收损耗几种泵浦方式下的激光阈值、斜效率，讨论了端面泵浦下激光晶体最佳晶体长度。结果表明，端面泵浦时，在泵浦功率不是很大的情况下，应使晶体的长度接近于最佳值，以使阈值最低。当泵浦功率相当大时，增加晶体长度对外部斜效率的提高贡献大。侧面泵浦时，高斯光束泵浦更有利于系统低阈值运转，大礼帽泵浦光分布有利于大功率激光输出。比较了几种常用于蓝光的激光晶体的物理、光学特性。3、讨论了绝热极限下准单色三波耦合过程，分别给出了小信号和大信号下的二次谐波转换效率。讨论了非线性光学相位匹配效率问题，对几种可实现蓝光输出的非线性光学晶体的特性进行了分析与比较。4、采用传播圆图解方法分析了几种常用于固体激光器的光学谐振腔的动态工作特性。V型和Z型谐振腔中，影响其稳区宽度及激光晶体中光模半径的主要因素是其第一臂的长度，宽的热稳区和大的光模半径往往不可兼得。讨论了V型折叠腔的像散，在腔内插入布儒斯特片能在一定的热动力范围内近似补偿折叠腔的像差。5、采用数值方法研究了复合激光介质的温度场及热透镜效应，并与相同条件下的普通晶体比较。结果表明，吸收系数越大，两种晶体中最高温度相差也越大。相同条件下复合晶体与普通晶体的f_(GRIN)值接近，但其热透镜效应明显低于普通晶体。热效应下的相位延迟与球面透镜相比存在高阶球差，在激光系统工作中应选择最佳模半径比(W_o／W_p)从而兼顾斜效率和光束质量。用实验方法探测了激光晶体中热效应产生的干涉图样。6、采用光腔衰荡法测量了在所需波长同批次激光镜片的反射率。采用3W半导体激光二极管(LD)，经过耦合系统泵浦Nd：YAG晶体，采用Ⅰ类相位匹配BIBO晶体腔内倍频，获得了220rmW 473nm蓝光，光转换效率达到7.3％，系统输出功率稳定性优于3％。对研究结果进行了产品化开发，产品体积小，能耗低，效率高，输出光斑好，性能稳定可靠。采用光纤耦合大功率半导体激光端面泵浦Nd：YAG晶体，折叠腔结构最大获得了3.2W、946nm的红外光。在腔内引入BIBO倍频晶体，最大输出了710mW的473nm的蓝光，此系统正在进一步优化和产品工程技术转化之中。在腔内测量了LD端面泵浦Nd：GdVO_4晶体900nm附近的激光谱线，发现四能级跃迁直接影响准三能级激光的有效运转，而其900nm附近的则跃迁由于腔损耗的增大而蓝移。
崔泽强[4]2009年在《473 nm连续波腔内倍频蓝光激光器的研究》文中研究指明激光二极管(LD)泵浦的全固态蓝光激光器因其波长短、结构紧凑、小型化、寿命长、运转可靠等优点广泛应用于军事、工业、医疗等诸多领域,它的研究成为近年来激光领域的一个研究热点。本论文的主要工作是由激光二极管端面泵浦全固态腔内倍频946 nm的Nd:YAG激光器产生高稳定性473 nm蓝色激光。首先从准三能级系统的速率方程理论出发,介绍了946 nm激光上下能级间的粒子数反转公式、准三能级系统的阈值公式和斜效率公式的推导过程,得到了一些指导准三能级谐振腔设计的有用结论。然后通过调研分析了影响倍频效率的倍频晶体参数,选取较新型晶体BIBO作为倍频晶体,并由耦合波方程研究了倍频转换效率以及相位匹配条件;分析了LD泵浦源及耦合系统、谐振腔、膜系、温控系统的设计原则;然后采用简单紧凑的线性驻波短谐振腔结构搭建了一套连续波腔内倍频全固态蓝光实验系统,在室温下泵浦光功率为2.57 W时,获得最大连续蓝光输出78.1 mW,相应的光-光转换效率为3.04%,功率输出稳定性优于0.5%,在同类激光器中,本实验的输出功率稳定性结果有了较大提高。实验中精心设计的温控系统和谐振腔对输出功率的稳定性起到了重要的作用。
杨直[5]2005年在《LD泵浦全固态蓝光激光器研究》文中认为LD泵浦固体激光器是目前固体激光技术领域研究的热点。目前的LD泵浦固体绿光激光器技术已发展很成熟,瓦级的绿光激光器产品在国内外市场已不稀奇,而全固态蓝光激光器由于功率等因素的限制,其产品并不多见,且已有的低功率产品的应用面很有限。针对这一技术难题,我们也加入到LD泵浦蓝光激光器的研制行列,期望做些有用的探索。 本实验项目出于产业化的考虑,采用了有望获得较高蓝光输出的Nd:YAG激光晶体,该晶体的准三能级激光通过倍频可得到473nm蓝色激光。针对准三能级跃迁,本文分析了其理论基础,即钕离子的准三能级跃迁的速率方程以及由此模型推出的影响准三能级光振荡的诸参数。得到了准三能级阈值表达式和泵浦光和振荡光的光场分布函数,得到了影响斜效率的诸因素之间的微妙关系,从而给出可指导准三能级谐振腔设计的一些有用结论。 总结了三种用于蓝光的倍频晶体:BBO晶体,LBO晶体和BIBO晶体。给出并对比了它们的影响倍频效率的光学参数,着重考察了新型倍频晶体BIBO的倍频特性,还分析计算了影响倍频效率的角度偏移、温度偏移和光谱偏移等诸因素。我们使用折叠腔,并以ABCD矩阵为工具,计算了G参数等效折叠腔的高斯光束传播特性。考虑到高功率泵浦时的热透镜效应,计算了含热透镜的多元件谐振腔的振荡光束参数。针对折叠腔的像散,推出了常用的一种腔内插入布氏片的像散补偿方法。 最后,根据以上理论基础和实验元器件的对比分析,选择了一组实验器件并搭建V型折叠腔进行了腔内倍频蓝光实验,获得了最高达到154mW的473nm蓝色激光输出。同时用计算机绘出了在考虑像散情况下诸光束参数随热焦距的变化曲线。针对输出光束功率低及光束质量不好的问题进行探索性测量并分析了可能的原因。
薛珮瑶[6]2008年在《LD泵浦Nd：YAG倍频蓝光激光器》文中研究指明LD泵浦的全固体激光器是目前激光技术领域中最为活跃的分支,也是固体激光产品最终发展的方向。其中LD泵浦的固体绿光激光器技术已发展很成熟,而全固体蓝光激光器由于功率等因素的限制,其产品并不多见。为获得激光器的TEM_(00)模输出和高的转换效率,泵浦光与谐振腔之间必须有个相应的良好的光学耦合系统。针对这一技术难题,我们也加入到LD泵浦蓝光激光器的研制行列,期望做些有用的探索。本实验采用了有望获得较高蓝光输出的Nd:YAG激光晶体,该晶体的准三能级激光通过倍频可得到473nm蓝光激光。本论文中首先分析了Nd:YAG晶体的能级结构及其荧光谱线,计算出在946nm波长处的吸收截面和受激发射截面,并分析了Nd:YAG晶体能够在室温下以准三能级运转的原因,从而阐明它是目前最适合间接产生蓝光的激光材料。其次,讨论了泵浦光与激光之间的匹配对激光的输出的影响,应用几何光学的方法,设计了用于半导体激光光束快轴和慢轴准直并聚焦的光学系统,并用ZEMAX光学设计软件给出了模拟结果。该系统由四个柱面微透镜组成。快轴方向采用椭圆柱透镜和圆柱透镜,慢轴方向采用两个圆柱透镜,实现了对半导体激光光束准直的基础上聚焦光斑的半径为86μm,满足了腔内泵浦光束的模式与振荡光模式的匹配。当泵浦光功率为1.8W时,获得44mW的473nm波长的TEM_(00)模激光输出,总的光.光转换效率为2.4%。
王倩[7]2011年在《LD端泵全固态473nm蓝光激光器的研究》文中研究指明LD泵浦的全固体激光器(Laser diode pumped solid-state laser或DPSSL)是目前激光技术领域中最为活跃的分支,也是固体激光产品的最终发展方向。与传统激光器相比在重量、体积、电-光转换效率、使用寿命和稳定性方面更具优越性。本论文从激光器的速率方程出发,对Nd:YAG的准三能级系统进行了理论分析,推导出激光作用的阈值条件,对比四能级系统,得到有利于激光建立的指导性结论。通过对几种常见晶体的比较,从总的性能指标角度考虑,选取Nd:YAG作为工作物质,LBO作为倍频晶体。通过对热透镜效应理论的分析,利用ABCD矩阵光学方法,对谐振腔内光束特性进行分析。模拟热透镜效应对腔内激光光束的影响,给出获得高质量激光输出的有效结论。利用直线腔,获得473nm蓝激光488mW。激光阈值1.28W,光-光转换效率10.1%。功率稳定性2小时±1.6%。并进行了产品化功能测试。
何艳波[8]2008年在《LD泵浦473nm蓝光激光器》文中认为LD泵浦的全固态激光器是激光技术领域的一个重要分支,与传统激光器相比在重量、体积、电一光转换效率、使用寿命和稳定性方面更具优越性。目前,LD泵浦全固态激光器已实现了连续、调Q脉冲和锁模脉冲等激光运转模式,广泛应用于材料加工、医疗、光学仪器和基础研究等领域。目前有多种产生蓝光激光的方法,但比较普遍的是采用对Nd~(3+):YAG(946nm)离子的准三能级激光的倍频以实现473nm蓝光激光输出,本论文着重对此类激光器的设计、制作、性能进行了研究。本论文首先在已有的理论基础上建立了准三能级系统激光运转的更完整的模型,分析了Nd~(3+):YAG在准三能级运转情况下的阈值同泵浦光斑半径与激光光斑半径的关系表达式;确定了Nd~(3+):YAG的最佳长度;分析了在不同激光参数的情况下激光的反转粒子数同泵浦光乃至激光等因素的关系;讨论了泵浦光与激光之间的匹配对激光的输出的影响;讨论了激光斜效率与各个参数之间的关系;并总结了在理论上如何实现激光的最佳运转。论文分析了Nd~(3+):YAG晶体的能级结构及其荧光谱线,计算出在946nm波长处的吸收截面和受激发射截面,并分析了Nd~(3+):YAG晶体能够在室温下以准三能级运转的原因,从而阐明它是目前最适合间接产生蓝光的激光材料。并对倍频理论进行了分析;对多种倍频晶体进行了比较,最后选择出LBO作为主要倍频晶体。最后,在理论的指导之下,我们对实验的整体方案进行了分析设计,对LD泵浦源及其耦合系统、腔体结构、光学器件的膜系制备等诸多问题进行了分析解决。并通过实验验证了我们的整个指导思想的正确性。
陈慧卿[9]2003年在《DPL低噪声腔内倍频激光器及其应用的研究》文中认为20世纪末数码技术得到了迅猛的发展，数码产品逐渐取代了传统的家用电器和测试仪器，如数码相机等。新的事物带来新的需求，数字彩扩系统就是在这样的背景下提出的。而激光以其特有的高饱和度、高精准度、高能量等优点，成为理想的曝光光源。特别是LD泵浦的蓝、绿固体激光器，具有寿命长、体积小、效率高等特点，已经在许多领域有着广泛的应用，如光存储、激光打印、光学信息传输、激光测距、激光医疗等方面。 本论文对LD泵浦的内腔倍频固体激光器及其在激光数字彩扩系统中的应用做了大量研究工作并取得一定的研究成果，此项目受到国家教委重点项目激光数字彩扩技术资助。 本文首先介绍了固体激光器多模运转的速率方程，结合二次谐波的产生方程，给出了内腔倍频固体激光器的动态方程。在此基础上模拟了谐振腔内光强的变化，指出影响“绿光问题”的根本原因，分析了主要因素对“绿光问题”的影响，为新方案的提出提供了理论依据。 文中提出一种新的方案，采用Nd：YVO_4／KTP组合，利用Nd：YVO_4晶体对偏振态的选择作用以及温度控制KTP晶体长度，实现双折射窄带滤波，强制激光器工作在单纵模的模式下。300mW的LD泵浦得到约5mw的绿光输出，对激光器进行了10 hour的连续监测，其输出功率噪声的不稳定性优于2％。 本文首次将Nd：YVO_4晶体应用于抑制激光噪声的补偿片法中，利用Nd：YVO_4晶体的线偏振特性，控制谐振腔内激光束的偏振方向，使多纵模均为线偏振，且偏振方向一致，从而减少了绿光输出中的波动现象。激光器工作在相互平行的多纵模模式下，在900mW的泵浦输入功率下得到倍频光功率为10.7mW，40小时连续输出光功率噪声＜1％。在此基础上对腔结构进一步优化，缩短腔长，得到更好的结果。在400mW的泵浦功率下得到8mW的绿光输出，在温度变化以及不同的泵浦功率输入下，功率噪声始终＜1％。
周城, 叶子青, 郑权, 钱龙生[10]2002年在《半导体泵浦全固体蓝光激光器的研究进展》文中研究表明由于全固体蓝光激光器的广阔的应用前景和潜在的商业价值 ,使全固体蓝光激光器的研究成为当前激光领域的一个热点。简述了LD泵浦全固体蓝光激光器的发展历史和现状。讨论了产生蓝光的增益介质、倍频晶体、被动调Q晶体和已出现的直腔、“V”型腔及“Z”型腔的结构。指出了LD泵浦固体蓝光激光器面临的镀膜技术与“蓝光噪声问题”两大困难和其大功率、小型化的发展方向
参考文献：
[1]. LD泵浦全固体473nm蓝光激光器的研究[D]. 范婷. 西北大学. 2007
[2]. LD泵浦的473nm波长全固体蓝激光器的研究[D]. 刘伟仁. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所. 2000
[3]. LD泵浦全固体蓝光激光器的理论与实验研究[D]. 李锋. 西北大学. 2007
[4]. 473 nm连续波腔内倍频蓝光激光器的研究[D]. 崔泽强. 吉林大学. 2009
[5]. LD泵浦全固态蓝光激光器研究[D]. 杨直. 西北大学. 2005
[6]. LD泵浦Nd：YAG倍频蓝光激光器[D]. 薛珮瑶. 长春理工大学. 2008
[7]. LD端泵全固态473nm蓝光激光器的研究[D]. 王倩. 长春理工大学. 2011
[8]. LD泵浦473nm蓝光激光器[D]. 何艳波. 长春理工大学. 2008
[9]. DPL低噪声腔内倍频激光器及其应用的研究[D]. 陈慧卿. 浙江大学. 2003
[10]. 半导体泵浦全固体蓝光激光器的研究进展[J]. 周城, 叶子青, 郑权, 钱龙生. 光学精密工程. 2002