[00935457]高功率全固态红光和黄光激光器的研究

该项目来源于国家自然科学基金青年科学基金项目(No.10804074)“自拉曼变频及倍频黄光固体激光器的特性研究”、广东省科技计划项目(No.2004B16001210)“高功率全固态红光激光器研究及其应用”、广东省高等学校自然科学重点研究项目(05Z019)“高功率全固态红光激光器的研制”和深圳市科技计划项目重点实验室提升发展计划项目“大功率全固态黄光激光器的研发”。主要利用LD端面泵浦掺钕钒酸盐晶体，采用非线性光学频率变换技术，研制高功率全固态红光和黄光激光器，在激光医疗、激光全色显示、激光存储、激光打印和扫描、天文观测、军事等领域具有广泛的应用前景。该项目所取得的主要创新性研究成果如下：1.研究了不同浓度的Nd:GdVO4晶体的1.34μm连续激光输出特性，发现可以通过降低激光晶体的掺杂浓度和增大晶体长度来获得更高的激光输出功率。利用最低掺杂浓度为0.3at.%的Nd:GdVO4晶体，获得到了当时从该晶体中发射的最高1.34μm连续波激光输出功率8.23W。2.采用30mm长平平谐振腔结构，利用LD单端泵浦10mm长、掺杂浓度为0.3at.%的Nd:GdVO4晶体，在泵浦功率为70.6W时，获得当时最高输出功率为16W连续波1.34μm激光，对应的光—光转换效率为22.7%，斜效率为24.2%。3.利用LD双端泵浦10mm长、掺杂浓度为0.3at.%的Nd:GdVO4晶体，在泵浦功率为96W时，获得了高达27.9W的连续波1.34μm激光输出，斜率效率为35.4%。据课题组所知，这是端面泵浦全固态1.3μm激光器的最高输出功率。4.采用三镜折叠V型腔结构和声光调Q技术，利用LD单端泵浦Nd:GdVO4晶体，以I类临界相位匹配LBO晶体为腔内倍频晶体，在重复频率为47kHz和泵浦功率为46.7W时，获得最高平均输出功率为6W的671nm波长准连续红光激光，光—光转换效率为12.8%。据课题组所知，这是单端泵浦全固态红光激光器的最高输出功率。5.计算了新型非线性光学晶体BiB3O6(BIBO)对1342nm波长激光倍频的Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配曲线及其相应的有效非线性光学系数|deff|分布。Ⅰ类和Ⅱ类的最佳相位匹配方向分别为分别为(167.4度，152.1度)和(45.95度，7度)，相应的有效非线性系数|deff|分别为3.1pm/V和2.83pm/V。首次利用BIBO晶体对1342nm波长激光实现了腔内倍频，获得了最高平均输出功率分别为1.22W的连续波和4.38W的准连续波671nm红光激光。6.设计了适用于高功率端面泵浦和腔内倍频的热稳定四镜折叠Z型腔结构，采用声光调Q技术，利用LD双端泵浦Nd:YVO4晶体，以20mm长Ⅰ类临界相位匹配LBO晶体为腔内倍频晶体，在重复频率为21.72kHz和泵浦功率为78.4W时，获得最高平均输出功率为10.2W的671nm波长准连续红光激光，光—光转换效率为13%。据课题组所知，这是双端泵浦全固态红光激光器的最高输出功率。7.采用三镜折叠V型腔结构，利用LD单端泵浦Nd:GdVO4晶体，以20mm长Ⅱ类非临界相位匹配LBO晶体为腔内倍频晶体，在泵浦功率为41W时，课题组获得了3.8W的连续波激光输出，光—光转换效率为9.3%，据课题组所知，为端面泵浦连续波腔内倍频红光激光器的最高输出功率。8.采用平凹谐振腔结构和声光调Q技术，利用LD单端泵浦YVO4-Nd:YVO4-YVO4复合晶体，在重复频率为90kHz和泵浦功率为25W时，获得了最大平均输出功率为3.1W的1176nm波长自拉曼激光输出，相应的光—光转换效率为12.4%。9.采用L型谐振腔结构和声光调Q技术，利用LD单端泵浦YVO4-Nd:YVO4-YVO4复合晶体，以15mm长、Ⅰ类临界相位匹配LBO晶体为腔内倍频晶体，在重复频率为50kHz和泵浦功率为30W时，获得了最大平均输出功率为1.5W的587nm波长自拉曼腔内倍频黄光激光输出，相应的光—光转换效率为5%。