姚吉[1]（2021）在《高功率全固态和频589 nm黄光激光器的研制及应用》文中指出LD泵浦的固体激光器（全固态激光器）,相比于传统的半导体激光器和灯泵激光器,具有光束质量好、高转化效率、体积小、寿命长、结构紧凑易维护等优点。因此,全固态激光器在各个领域内逐渐取代气体激光器、染料激光器以及闪光灯泵浦固体激光器成为当前最重要的激光技术发展方向之一。随着非线性晶体材料以及频率变换技术的发展,激光器的波长范围越来越广。通过激光非线性频率变换,可以实现黄光、绿光、蓝光、紫光等可见光波长输出。其中,589 nm激光凭借其特殊光学特性在钠信标自适应光学、生物医疗、激光显示、紫外激光器等领域有着广泛应用,然而,在许多应用领域中对589 nm激光器的功率和稳定性都有很高要求,因此,研究高功率全固态589 nm黄光激光器具有重要意义。本文主要研究了高功率窄线宽宏微锁模589 nm激光器和高功率调Q 589 nm纳秒脉冲激光器以及它们分别在钠导星自适应光学系统和倍频获得高功率紫外激光器领域的应用。针对上述两种激光器研制及应用中的诸多难点,深入研究了高功率窄线宽宏微锁模种子源的激光技术、主振荡放大器技术（MOPA）、腔外和腔内高效率和频技术、腔外高效率倍频技术、紫外激光整形技术,主要成果如下:（1）高功率窄线宽宏微锁模种子源方面的研究。宏微锁模589 nm黄光激光器的主要应用是用作为天文自适应光学系统钠信标的激光光源,因此589 nm激光器的微脉冲周期要略低于钠原子的上能级寿命16 ns,所以在高功率种子源的研发中根据锁模理论首先确定种子源的谐振腔腔长为1.5 m,通过在谐振腔中插入声光调制器进行锁模、插入双标准具压窄线宽及调谐波长、插入非线性晶体抑制驰豫振荡等技术在500Hz的重复频率下获得了功率为7.9 W、线宽为0.4GHz、光束质量M2=1.19的1319 nm锁模种子光源和功率为10.5 W、线宽为0.2GHz、光束质量M2=1.16的1064 nm锁模种子光源,为主振放大器提供优质的种子激光。（2）高功率窄线宽宏微锁模放大源方面的研究。介绍了宏微锁模脉冲激光器功率放大的理论,计算模拟了放大效率与种子源功率的关系,分析了空间滤波器的工作原理与作用。通过空间匹配技术,电流延时触发泵浦技术、空间滤波技术、行波放大技术获得了23.1 W和18 W宏微锁模的1064 nm与1319 nm激光,光束质量分别为1.29和1.31。（3）宏微锁模589 nm激光腔外和频技术的研究。理论分析了脉冲激光器的非线性和频过程,从三波耦合方程推导出589 nm激光输出功率的公式表达,通过计算模拟了589 nm激光输出功率和基频光束腰大小和LBO长度之间的关系,并从理论分析计算出锁模时589 nm激光的和频效率是非锁模时的N倍,N值与基频光的线宽和腔长有关。通过种子基频光的整形系统对基频光进行空间匹配、使用延时系统对基频光进行时间匹配、通过温控炉对LBO晶体进行温度控制、通过对1064 nm谐振腔中标准具温度的控制调谐589 nm激光的输出波长,通过以上技术进行二级LBO晶体非线性和频在基频光分别为18.W和23 W在500 Hz重频时获得了线宽0.3 GHz,M2为1.27,功率30.2 W,和频效率为73.6%的宏微锁模589 nm激光。（4）宏微锁模589 nm钠信标激光器的工程化研究。在上述的基础上对宏微锁模589 nm黄光激光器进行了工程化研究,研制了功率是23 W,M2=1.2,线宽0.3 GHz的工程化样机,并进行外场试验,观测到了钠信标,证明了宏微锁模体制的可行性。（5）全固态调Q 589 nm激光器的研究。通过四能级系统速率方程的推导及调Q的原理和技术,计算出了调Q过程的输出激光的脉冲宽度、脉冲能量、输出功率的表达式,通过谐振腔设计和延时系统的调节获得了1.2 W,光束质量良好的589 nm调Q激光。全固态589 nm激光通过BBO晶体腔外倍频产生纳秒脉宽的295 nm激光。由于BBO晶体的走离效应,输出的295 nm激光光斑变形严重。通过柱透镜进行整形,最后获得了重复频率为20 k Hz时,功率为167.8 m W、脉宽为24 ns光束质量良好的调Q 295 nm激光。
关晨[2]（2021）在《翠绿宝石全固态激光器研究》文中进行了进一步梳理近红外波段700～800nm宽带可调谐激光光源在医疗、雷达、显微等领域都有着广泛的应用。翠绿宝石晶体的发射波长调谐范围为701～858 nm,是一种在700～800 nm近红外波段性能优良的宽带可调谐激光增益介质和激光放大介质,具有荧光寿命长、饱和能量密度高、吸收带宽宽以及热机械性能优良等特点;同时通过单次倍频即可获得350～400 nm波段紫外激光,能极大拓展小型的翠绿宝石固体激光器在军事等领域的应用。除传统的闪光灯外,翠绿宝石晶体还可以使用蓝光激光二极管（Laser Diode,LD）、红光LD、绿光激光器、黄光激光器等多种可见光光源进行泵浦。随着高功率红光LD技术的成熟及其商业化应用,利用638 nm红光LD泵浦的翠绿宝石激光器逐渐成为全固态激光领域的研究热点。另外,590 nm黄光激光器作为翠绿宝石晶体的泵浦源,其波长恰好处于翠绿宝石晶体b轴吸收谱线峰值处,具有最大的吸收系数,而且590 nm黄光激光器亮度高,更容易获得具有低阈值、高功率的翠绿宝石激光输出。因此,基于红光LD和黄光激光器泵浦的全固态翠绿宝石激光器研究,具有重要的科学意义。1.4μm波段激光器作为人眼安全波段激光器的重要成员,在激光医疗、测距等领域都有巨大的应用价值。另外,1.4 μm波段激光器通过单次倍频可以得到0.7μm的激光,是获得700～800 nm近红外波段激光输出的有效方法之一。目前,研究者们通常使用具有优良物理和化学特性的掺Nd3+离子激光晶体充当激光增益介质来获得1.4 μm激光输出,如Nd:YAG、Nd:YAG陶瓷等。因此,作为新型晶体的Nd:LuAG混晶在1.4 μm人眼安全波段的研究具有重大意义。本论文主要基于翠绿宝石激光增益介质,首先对其晶体特性进行了详细的研究,然后分别使用高亮度光纤耦合输出红光LD、高功率光纤耦合输出红光LD、基于掺Yb光纤激光器的拉曼倍频589 nm高亮度黄光激光器以及589 nm全固态高亮度黄光激光器作为泵浦源,系统开展了对翠绿宝石激光器的温度调谐特性、波长调谐特性以及调Q激光特性等方面的研究,旨在实现高性能的翠绿宝石全固态激光输出。另外,基于Nd:LuAG新型混晶,开展了 LD端面泵浦的、输出激光中心波长为1442.6 nm的连续光与被动调Q脉冲光输出特性研究。本文具体研究内容如下:1.基于8 W高亮度光纤耦合输出红光LD,开展了翠绿宝石激光器的温度调谐特性研究。在短腔翠绿宝石激光器中,水平偏振吸收泵浦功率为4.55 W时,实现了最大输出功率1.11 W、斜效率为37.7%的连续翠绿宝石激光输出;并通过调谐翠绿宝石晶体的温度,可以成功实现对输出激光的中心波长调谐,当使用R=99%反射率的输出镜,晶体温度从7℃变化到70℃时,对应的激光波长调谐变化范围为753.98～773.4 nm。2.基于8 W高亮度光纤耦合输出红光LD,开展了翠绿宝石激光器的自调Q激光特性研究。采用短腔和W型两种谐振腔结构,通过对谐振腔进行仔细调节,均实现了稳定的自调Q激光输出;在短腔结构中,获得了脉冲宽度约为409 ns、重复频率约为182.6 kHz、平均输出功率约为657 mW的自调Q激光;在W型结构中,实现的自调Q脉冲宽度约为4.36 μs,重复频率约为12.17kHz,输出平均功率约为560 mW。3.基于8 W高亮度光纤耦合输出红光LD,开展了翠绿宝石激光器的波长调谐特性研究。采用Ⅴ型谐振腔,利用厚度为0.5 mm的双折射滤光片（Birefringent Filter,BRF）作为调谐元件,在20℃和60℃两种晶体温度下,分别实现了波长可调谐范围为 721.9～786.5 nm（64.6 nm）和 731.8～797.6 nm（65.8 nm）的翠绿宝石激光输出。在普克尔盒电光调Q翠绿宝石激光特性研究中,使用厚度比为1:2:4的三片组合式BRF作为起偏器,实现了窄线宽、波长调谐范围为735.2～787.9 nm的电光调Q激光输出;使用偏振片（Beam Polarizer,BP）和厚度为6 mm的BRF作为起偏器,通过精细调节,首次实现了基于翠绿宝石晶体的双波长电光调Q激光输出,对应的波长分别为744.4 nm&767.4 nm和 751.1 nm&761.8 nm。4.基于单台40 W高功率光纤耦合输出红光LD,开展了高功率红光LD单端泵浦的翠绿宝石连续激光特性研究。在最大水平偏振吸收泵浦功率25 W下,获得了最大输出功率为6.4 W的翠绿宝石连续激光输出。基于两台40 W高功率光纤耦合输出红光LD,开展了高功率红光LD双端泵浦的翠绿宝石激光特性研究。采用对称U型谐振腔结构,在最大水平偏振吸收泵浦功率50 W下,获得了平均输出功率为10.5 W的760 nm可见光波段激光输出,光光转换效率为20%,这是目前国内利用红光LD泵浦翠绿宝石晶体实现的最高输出功率。5.基于单台40 W高功率光纤耦合输出红光LD,利用普克尔盒电光调Q技术,开展了高功率翠绿宝石激光器的波长可调谐及单波长电光调Q、腔倒空调Q激光特性研究。当使用厚度比为1:2:4的三片组合式BRF时,实现了窄线宽、波长调谐范围为728.32～793.27 nm的电光调Q激光输出,其中,当电光调Q的重复频率设置为10 kHz,谐振腔工作在特殊波长755 nm和744 nm下,最终可实现的最大调Q平均输出功率分别为1160 mW和610 mW,脉冲宽度为961 ns和962 ns;当使用偏振片BP作为起偏器时,在重复频率10 kHz下,实现了中心波长为767.12 nm、输出功率600 mW、最短脉冲宽度919 ns的电光调Q激光输出;同时,基于偏振片BP,实现了脉冲宽度为10.2 ns、输出功率为167 mW的腔倒空调Q短脉冲激光输出。6.基于单台40 W高功率光纤耦合输出红光LD,开展了基于SESAM的翠绿宝石被动调Q激光输出特性研究。采用长度为1.54 m的W型谐振腔,在泵浦功率为24 W下,实现了最大平均输出功率为1004 mW、重复频率为33 kHz、脉冲宽度为5.87 μs的750 nm被动调Q激光输出,为国际上首次实现基于SESAM的瓦量级翠绿宝石被动调Q激光输出。7.基于单台掺Yb光纤激光器的拉曼倍频589 nm高亮度黄光激光器作为泵浦源,开展了翠绿宝石的高效率单波长、可调谐波长激光特性研究。在短腔结构中,589 nm最大泵浦功率7.7 W下,实现了最高输出功率为2.51 W、斜效率高达41%的翠绿宝石连续激光输出,这是首次利用589 nm黄光激光器作为泵浦源实现翠绿宝石激光输出。在V型腔中,利用1 mm厚度的BRF,实现了727.2～787.3 nm的连续波长调谐范围;同时,利用6 mm厚度的BRF实现了最大输出功率为1.8 W、输出波长为755.2 nm&764.2 nm的双波长激光输出。基于单台589 nm全固态高亮度黄光激光器作为泵浦源,首次开展了黄光激光器泵浦的翠绿宝石电光调Q激光输出特性研究。在X型腔中,使用偏振片BP作为起偏器,在最大泵浦功率为3.4 W,电光调Q的重复频率设置为10 kHz时,可以实现最短脉冲宽度为721 ns、输出功率为176 mW的763.04 nm电光调Q激光输出。8.基于Nd:LuAG新型混晶,开展了 LD端面泵浦的、输出激光中心波长为1442.6 nm的连续光与被动调Q脉冲光输出特性研究。当工作在连续激光状态时,泵浦吸收功率为11.1 W下,可获得的最大平均输出功率和对应的光光转换效率分别为1.83 W和16.5%。利用V3+:YAG作为可饱和吸收体,最终实现的被动调Q激光的最短脉冲宽度和单脉冲能量分别为72 ns和24.4 μJ。本文主要创新点如下:1.基于8 W高亮度光纤耦合输出红光LD,在短腔结构中实现了稳定的翠绿宝石激光器自调Q激光输出,获得的平均输出功率约为657 mW、重复频率约为182.6 kHz,脉冲宽度约为409 ns,此脉冲宽度是目前翠绿宝石自调Q激光器公开报道的最短的脉冲宽度。2.基于8 W高亮度光纤耦合输出红光LD,分别使用偏振片BP和厚度为6 mm的BRF作为起偏器时,首次实现了基于翠绿宝石晶体的双波长电光调Q激光输出,对应的波长分别为744.4nm&767.4 nm和751.1 nm&761.8nm。3.基于两台40W高功率光纤耦合输出红光LD,采用对称U型谐振腔结构,实现了功率高达10.5 W的翠绿宝石激光输出,这是目前国内利用红光LD泵浦的翠绿宝石激光器实现的最高输出功率。4.在红光LD泵浦的翠绿宝石电光调Q激光器中,首次使用厚度比为1:2:4的三片组合式BRF作为起偏器实现了线宽较窄、波长调谐范围较宽的电光调Q激光输出。当分别使用8 W高亮度光纤耦合输出红光LD和40 W高功率光纤耦合输出红光LD作为泵浦源时,获得的电光调Q波长调谐范围分别为735.2～787.9 nm 和 728.32～793.27 nm。5.基于单台40W高功率光纤耦合输出红光LD,在国际上首次实现了基于SESAM的瓦量级翠绿宝石被动调Q激光输出,获得的被动调Q激光对应的最大平均输出功率为1004 mW、重复频率为33 kHz。6.首次实现了基于掺Yb光纤激光器的拉曼倍频589 nm高亮度黄光激光器泵浦的翠绿宝石的高效率单波长、双波长以及宽带可调谐波长激光输出。另外,实现了基于单台589 nm全固态高亮度黄光激光器泵浦的翠绿宝石电光调Q激光输出,对应的最大输出功率和最短脉冲宽度分别为176 mW和721 ns。7.首次实现了LD端面泵浦的基于Nd:LuAG新型混晶的1.44μm人眼安全波段连续光与被动调Q脉冲光输出。
李斌[3]（2012）在《全固态激光非线性频率变换及热助推泵浦技术研究》文中指出随着激光二极管泵浦的全固态激光技术的成熟，全固态激光器已经成为光学领域的一个重要的研究方向，本文对全固态激光器及非线性频率变换技术做了深入研究，研究内容包括全固态紫外激光器、全固态黄光激光器、全固态参量振荡器以及热助推泵浦技术，文中给出了一些新的结构及概念。主要内容及创新点如下：1全固355nm态紫外激光器利用激光晶体自身的热透镜效应来对基频光进行聚焦，在未采用额外的聚焦系统情况下，实现了高效紧凑的腔外非线性频率变换紫外355nm激光器，当注入的泵浦功率28W，调制频率10kHz时，获得了1.65W的355nm紫外激光输出，单脉冲能量165μJ，脉宽6ns，峰值功率27.5kW，对应1064nm到355nm的光光转换率20.4%，为了获得更高的光光转换率，我们提出了一种二次和频技术，使一次和频剩余的1064nm和532nm激光再次被聚焦到和频晶体中进行二次和频，从而提高了光光转换效率，当泵浦功率25W时，获得了2.7W的355nm紫外激光输出，1064nm到355nm的光光转换率为43.5%，为了进一步提高1064nm到355nm的光光转换效率，我们利用反射式聚焦技术将1064nm激光和532nm激光聚焦到两块非线性频率变换频晶体中，这种聚焦方式消除了由于透射式聚焦带来的色散效应，将光光转换率进一步提高到了47.4%。2全固态266nm紫外激光器对腔外非线性频率变换的266nm紫外激光器进行了研究，为了使激光器更加紧凑采用短光纤耦合，短腔结构，在泵浦功率为25W时，获得了0.85W的紫外266nm激光输出，脉冲宽度6ns,1064nm到266nm的光光为13.7%。对LD侧泵紫外激光器进行了研究，为了改善光束质量提高光光转换效率，采用了Z型腔结构，当泵浦功率19A，调制频率5kHz时，获得了16W的532nm激光输出，光束质量因子为5，利用BBO晶体进行腔外四倍频，最终获得了2.1W的266nm紫外激光输出，1064nm到266nm的光光转换率为13.13%。3全固态黄光激光器提出了一种全新的LD泵浦共轴双晶体结构，当泵浦功率为1.5W时，获得了54mW的589nm黄光激光输出，光光转换率3.6%，激光的长期不稳定度约为5%，采用传统方式在相同的条件下只获得了15mW的黄光激光输出，这种LD泵浦的共轴双晶体结构具有结构紧凑、灵活的特点，可以广泛用于许多和频激光器中。4全固态连续波可调谐人眼安全波段及中红外激光器对温度和周期调谐曲线进行了计算，实验中获得了14011513nm的连续波人眼安全波段以及3.664.22μm的中红外闲频光输出，与理论曲线吻合的很好，当泵浦功率17.1W，最大获得了2.21W的1500nm激光输出，对应的光光转换率12.9%，在相同条件下可获得960mW的3.66μm的中红外闲频光输出，对应光光转换率5.6%.5热助推泵浦技术的研究利用914nm热助推泵浦Nd:YVO4晶体获得了1064nm激光输出，为了克服这种泵浦方式对泵浦光吸收率较低的缺点，采用了增加晶体温度、提高晶体的掺杂浓度以及增加晶体的长度三种方式，并且对以上三种方式进行了实验比较，实验表明利用长晶体和适当的提高晶体的掺杂浓度是能够有效提高转换率的方法，实验中采用1%掺杂10mm长的Nd:YVO4晶体，当热沉温度为50℃的情况下，吸收了2.87W的914nm泵浦光，获得了2.27W的1064nm激光输出，光光转换率为79.9%，同时，还开展了热助推泵浦的1342nm激光器的研究，利用1%掺杂8mm长的Nd:YVO4晶体，吸收1.82W的914nm泵浦光获得了0.86W的1342nm激光输出，对应的斜率效率65.4%，在此基础上，进行了880nm热助推泵浦的Nd:YVO4自受激Raman散射实验，实验表明相比于808nm泵浦的情况，880nm热助推泵浦能够明显的降低晶体的热，从而提高受激Raman散射的光光转换效率。
张百涛[4]（2012）在《大功率全固态355nm紫外激光器研究》文中提出全固态紫外激光器的发展和应用是当前最引人关注的亮点之一。全固态紫外激光器与传统的准分子紫外激光器相比较,具有光束质量好、体积小、效率高、寿命长、无毒、不需要更换特殊气体、价格便宜等许多优点。由于红外或可见光激光依靠局部集中加热使物质融化或气化的方式进行加工,属于“热加工”范畴,这种热作用使材料变形并且在切割或钻孔的边缘上产生炭化形式的损伤,所以加工出的产品往往很难达到精细、光滑的效果,而且对陶瓷和晶片等材料加工时容易引起碎裂。而紫外激光高能量光子直接打断材料化学键,属于“冷加工”范畴,紫外光束与材料相互作用产生光子消融过程,避免了长波长激光加工引起的热致缺陷和不足,特别有利于SiC、GaN等宽带隙半导体材料、碳聚合物和ITO薄膜等材料的精细加工。目前在德国、美国和日本等工业发达国家,紫外激光器已成为工业用标准激光器,平均功率在5-10W的355nm紫外激光器已经达到实用化水平,成为激光划片、宽带隙半导体材料打标、微细钻孔等激光加工的最理想激光光源。全固态紫外激光器目前已经在半导体工业、材料制备、全光光学器件制作、集成电路板及生物工程等领域中获得了广泛的应用。本文以全固态激光器为载体,从理论和实验上系统研究了激光二极管（LD）端面泵浦和侧面泵浦Nd:YAG激光模块腔内三倍频355nm紫外光的输出特性。对LD端面泵浦腔内三倍频紫外激光器,在小信号近似和大信号情况下分别建立了相应的速率方程组对实验工作进行指导；对LD侧面泵浦大功率模块腔内三倍频紫外激光器,比较分析了不同倍频晶体（普通KTP晶体（C-KTP）,抗灰迹KTP晶体（GTR-KTP）和LBO晶体）对紫外光输出的影响,确定了最佳的倍频晶体与和频晶体的组合；采用复合腔结构,在腔内加入二次谐波和三次谐波镜,大大提高了三次谐波的转换效率；在实验的基础上,研制了一套5W大功率355nm紫外光加工系统（ICM-UV-I）;进一步将紫外加工系统应用于宽带隙半导体材料SiC晶片打标以及GaN基LED的表面粗化,并对结果进行了相应的测试分析,研究结果表明：该系统能够满足SiC晶片打标等工业激光加工的要求；表面粗化之后大大提高了LED的光提取效率,该技术可推广应用于其他Ⅲ-Ⅴ族半导体材料LED的粗化,极大的拓展了紫外激光器的应用范围。具体内容如下：1.考虑腔内非线性频率转换过程,给出了小信号近似和大信号情况下描述腔内三倍频激光运转特性的速率方程组,包括声光调Q和被动调Q腔内三倍频频率变换。通过对速率方程组进行数值求解可以对三次谐波的输出特性进行理论上的模拟,对腔内三倍频实验研究具有一定的理论指导意义。（第二章）2.分别实现了LD端面泵浦Nd:YVO4、Nd:YAG晶体声光主动调Q腔内三倍频紫外激光运转,比较了在腔内加入和不加入二次谐波镜M2两种情况下紫外光的输出特性；测量了不同重复频率下紫外光的输出特性,确定了最佳重复频率,并测量了最佳重复频率下的平均功率、脉冲宽度、功率稳定性及光强分布；利用声光主动调Q腔内三倍频速率方程模型对实验结果进行了理论模拟,理论计算值和实验结果相符合。（第三章）3.实现了结构紧凑的LD端面泵浦Nd:YAG/Cr4+:YAG键合晶体被动调Q腔内三倍频紫外激光运转,测量了不同泵浦功率下平均功率、脉冲宽度、重复频率、功率稳定性及光强分布；同时利用被动调Q腔内三倍频速率方程模型对实验结果进行了理论模拟,理论计算值和实验结果相符合。（第三章）4.对LD侧面泵浦大功率Nd:YAG激光模块在1.06μm和1.3μm处基频光输出特性进行了测试,比较了C-KTP、GTR-KTP和LBO晶体用于腔内倍频绿光的性能差异；采用LBO晶体倍频,实现了大功率腔内倍频红光输出。（第四章）5.实现了大功率Nd:YAG激光模块声光主动调Q腔内三倍频紫外光输出,比较了采用C-KTP、GTR-KTP和LBO（Ⅰ类相位匹配）作为倍频晶体,LBO和CBO晶体（Ⅱ类相位匹配）作为和频晶体时紫外光的输出特性,选择了最佳的倍频与和频晶体的组合-C-KTP+LBO晶体；采用复合腔结构,大大提高了三次谐波的转换效率；确定了大功率Nd:YAG激光模块腔内三倍频的最佳重复频率,并测量了最佳重复频率下平均功率、脉冲宽度、稳定性及光强分布等输出特性。（第四章）6.在获得7.8W大功率355nm紫外激光输出的基础上研制了一套功率输出为5W的TEMo0模、高稳定的全固态355nm紫外光加工系统（ICM-UV-I机型）,简单介绍了系统的电路、水路连接以及激光扫描振镜等基本结构参数,给出了系统输出功率、稳定性、扫描速度等整体参数指标；将该系统应用于宽带隙半导体SiC晶片的打标,对打标的深度、宽度、字符大小等参数进行了测试,并与国外先进厂商的仪器参数进行了对比,对比说明我们的系统已经达到了工业打标的要求；利用该系统实现了GaN基LED的表面粗化,对粗化前后器件的光致发光（PL）和电致发光（EL）特性进行了测试,通过对相应结果的分析,证实光的总体提取效率提高了34.9%；该技术可推广应用于其他Ⅲ-Ⅴ族半导体材料LED的表面粗化,极大的拓展了紫外激光器的应用范围。（第五章）本论文的主要创新工作归结如下：1.给出了小信号近似和大信号情况下腔内三倍频的速率方程组,并对声光主动调Q及被动调Q腔内三倍频频率转换进行了相应的理论计算,模拟了三次谐波的输出特性；2.在谐振腔内加入二次和三次谐波镜,构成复合腔结构,大大提高了腔内三次谐波的转换效率；采用普通KTP晶体倍频、Ⅱ类相位匹配的LBO和频,利用简单的直腔结构,实现了7.8W大功率腔内三倍频355nm紫外光输出；3.试制了一台5W的大功率355nm紫外加工系统,将该系统成功用于SiC晶片打标加工；4.首次利用355nm紫外激光器对GaN基LED进行表面粗化,有效的提高了LED的光提取效率,并且该技术可以推广应用到其他Ⅲ-Ⅴ族半导体材料LED的粗化,极大拓展了紫外激光器的应用范围。
张振洲[5]（2010）在《基于半导体侧泵模块的全固态激光器及其谐波研究》文中提出激光二极管（LD）泵浦的全固态激光技术,是利用半导体激光二极管或其阵列泵浦激光增益介质产生基频光,并通过非线性光学频率变换技术,实现红外光—可见光—紫外光波段激光输出的一门光学技术。本论文以LD泵浦全固态激光器为研究中心,主要针对侧面泵浦的大功率近红外激光器、侧面泵浦腔内倍频的连续532nm激光器以及侧面泵浦的355nm调Q紫外激光器等展开理论分析和实验研究。首先,本文对大功率近红外激光器的主要实现方式进行了简单的回顾和总结,并比较了各自的优缺点;分析了连续绿光和紫外激光器的实现方法和最新进展。其次,本文讨论了热不敏感谐振腔的设计原理,应用ABCD理论分析了泛型谐振腔的特性;抽象出了谐振腔设计的数学模型,定义了优化的目标函数,并提出了使用计算机自动优化算法对谐振腔进行优化的概念。根据谐振腔设计的理论,设计了侧泵激光器谐振腔,并进行了实验研究,得到了30.6W的基模1064nm激光输出;然后提出了使用对称性设计双棒串接谐振腔的新方法,并进行了实验,得到了47.9W的基模激光输出。使用非线性阻尼最小二乘法实现了谐振腔的计算机自动优化,并使用此方法设计了腔内倍频的Z型谐振腔,开展了相关的实验,使用侧面泵浦的模块和KTP晶体得到了13.3W的连续532nm的绿光输出。设计了紧凑的线性腔,并分析了谐振腔的特性,进行了腔内三次谐波的实验,使用侧面泵浦的模块在6.5KHz的重复频率下得到了3.3W的紫外光输出。最后,本文对实验结果进行了分析和总结,并提出了下一步工作的方案。
张昕[6]（2009）在《LD侧面泵浦全固态266nm准连续紫外激光器的研究》文中认为LD泵浦全固态激光器因有诸多优点而成为激光技术领域的一个重要分支。目前,LD泵浦全固态激光技术在多个波段已经非常成熟,且有产品出售。但短波长紫外激光器却十分少见,且多数仅停留在实验室阶段。在此,本文围绕LD泵浦全固态266nm紫外激光技术进行了研究。具体如下:1、回顾了全固态激光器的发展过程,重点介绍了全固态紫外激光器的实现方法和国内外最新研究进展及其应用。2、从麦克斯韦方程组出发,在推导了准单色平面波三波耦合方程后,通过非耗尽近似得到倍频转换效率公式,并对其进行了分析;阐述了负单轴晶体的倍频理论,提出了倍频晶体选择的理论依据,为以后晶体的选择奠定基础。3、由调Q原理结合四能级速率方程推得腔内倍频调Q激光器Nd:YAG的速率方程,分析得出腔内倍频晶体的最佳长度、泵浦功率和腔内损耗之间的相互关系。同时论述了声光调Q技术和实现调Q对激光器的基本要求。4、在总结很多相关资料的前提下,对不同的抽运方式、常见激光工作物质和多种非线性频率变换晶体的性质都进行了比较与总结,通过激光二极管侧面泵浦Nd:YAG介质,采用Ⅱ类临界相位匹配KTP为二倍频晶体,用Ⅰ类临界相位匹配的BBO/CLBO晶体作为四倍频晶体,实现了高稳定性紫外激光输出。5、设计出一台KTP/BBO/Nd:YAG 266nm全固态准连续紫外激光器和一台KTP/CLBO/Nd:YAG 266nm全固态准连续紫外激光器,采用LD侧面泵浦方式,在最大泵浦电流为26A,重复频率为10KHz的情况下,分别获得了平均功率为76mW和130mW的266nm紫外激光输出。解释了椭圆光斑的成因和光---光转化效率随驱动电流增大的原因。
刘伟[7]（2009）在《半导体端面泵浦绿光激光器控制系统的设计与研究》文中提出近些年,高功率的二极管泵浦固体激光器（DPSSL）一直以来都是国内外激光领域里的前沿课题,在制造和加工业中的应用越来越广泛。随着科学技术的发展及我国激光产业发展的要求,为改变国内以低端设备和传统激光器为主的现状,打造拥有自主知识产权的品牌全固态激光器已成为我国当前的迫切需要。本文深入分析了二极管泵浦固体激光器的工作原理和相关理论,针对端面泵浦绿光激光器这一具体对象研究并设计了激光器的控制系统。论证并选择了可行的方案,研究、设计和实现了控制系统的硬件电路和软件程序。运用数字化控制技术、LCD显示技术、PC开关技术以及稳压、恒流技术,实现了泵浦源LD的恒功率控制、倍频晶体LBO的恒温控制和Q驱QS的高频信号控制等。以DSP芯片TMS320LF2407A为控制核心、辅以DS1302时钟芯片和多种逻辑门集成电路,实现了对电流、温度、频率等主要参数的高精度、高稳定性控制。达到的技术参数:LD的电流0～50A的范围可调、纹波±0.1A,温度15～30℃可调、纹波±0.1℃;LBO的温度26℃～60℃、纹波±0.1℃;QS高频信号1～100KHz可调、低电平脉宽1us不变,根据实际应用的需要低电平脉宽也可在1us～10us可调。本文成功的完成了该款激光器控制系统的研究设计工作,通过了实验和相关参数的测试后组装样机,其输出的激光光束质量良好、能够长时间可靠稳定的工作。为高端激光器的研制提供了经验和借鉴,同时为研究其他高功率激光器产品奠定了基础。
黄智蒙[8]（2008）在《LD侧面泵浦全固态266nm紫外激光器研究》文中认为激光二极管泵浦的固体激光器（DPSSL,DPL）具有高效率、结构紧凑、工作稳定、寿命长和全固化等优点,在材料加工、军事、医疗、科研,通信等领域已得到广泛应用,已经成为国际上新型固体激光器的发展热点。高功率,特别是百瓦级的全固态DPL绿光激光器,更是各发达国家致力研究的重点。本文围绕高功率、高重复频率全固态内腔倍频Nd:YAG激光器进行了理论和实验研究,提出了一种V型双腔组合单向重叠输出准连续绿光激光器,系统由两个独立的子腔构成。当两个子腔中半导体激光模块泵浦电流均为50A,重复频率均为24.4kHz时,1064nm基频光输出功率为342W,获得了最大平均输出功率为206.2W的准连续532nm绿光输出,倍频效率为60.2%。主要创新点概括如下:1、提出了一种V型双腔组合单向重叠输出准连续绿光激光器,系统由两个独立的子腔构成,一个V型子腔,一个直线型子腔。每个子腔都采用高效平凹腔结构,以获得较大的基频光功率,同时加入谐波镜将基频光与倍频光分开,减少激光晶体对倍频光的吸收,实现了腔内双通倍频、单向输出。激光器系统中不需要加入任何热透镜补偿元件和热致双折射元件,每个子腔中的LD侧面泵浦Nd:YAG晶体棒所辐射的1064nm基频光独立震荡,互不干扰,与传统的双棒串接腔相比,避免了两个Nd:YAG棒放置于同一个腔内导致的强烈热透镜效应。2、实验中V型子腔采用平面折叠镜取代传统的平凹折叠镜,避免了倍频晶体内部光斑过小导致的光损伤。同时旋转晶体、加强致冷,有效控制了HGTR—KTP晶体热效应的影响,增大了倍频效率,实现了大尺寸HGTR—KTP倍频晶体在高功率条件下的稳定正常工作。3、提出两种新的全固态激光器设计方案:（1）全固态高功率T型双组合腔内倍频单向重叠输出绿光激光器。（2）全固态高功率多腔组合腔内倍频单向重叠输出绿光激光器。这两种激光器设计方案可用于输出功率为200W以上的绿光激光器研制。
陈浩伟[9]（2008）在《高功率LD侧泵准连续腔内倍频全固体绿光激光器研究》文中研究指明全固体激光具有能量高、寿命长、方向性好、单色性和相干性强等特点,已成为国际激光产业新的开发及应用热点。本论文以“LD侧面泵浦腔内倍频全固态准连续绿光激光器”为研究中心,对激光工作物质内增益分布特性、温度分布特性、热透镜效应、热致双折射效应的原理及特点进行了研究;研究了大功率全固体激光谐振腔的动态特性;对采用内腔倍频方式工作的“LD侧面泵浦双棒串接腔内倍频全固态准连续185W绿光激光器”进行了系统的实验研究,并对其实现产品化进行了理论分析和实验研究。论文工作的主要成果如下:1、回顾了全固态激光器的发展过程,综述了国内外绿光激光器的研究进展。2、为发展大功率全固体绿光激光器,这里回顾了全固体激光器的理论基础。基于速率方程理论,对于侧面泵浦腔内m个横模振荡的稳态方程进行了研究;通过对激光二极管泵浦的全固态主动调Q脉冲激光器速率方程的分析,讨论了影响脉冲激光器输出能量、峰值功率、脉冲宽度及波形的因素。介绍了声光调Q原理及器件的基本结构。利用非线性光学耦合波方程,讨论了非线性晶体受基波辐射极化产生二次谐波以及和频产生的机理。分析了影响激光器倍频效率的主要因素。3、分析了侧面泵浦激光介质中的温度分布,研究了引起热透镜效应的几种因素,给出了大功率泵浦条件下的热透镜焦距随泵浦电流的变化趋势。研究了固体激光棒中的热应力分布,应力双折射的起因及其补偿方案。针对实验目标和实验条件,研究了适于大功率运行的激光谐振腔结构及其稳定性,讨论了双棒串接V型折叠腔的像散及其控制问题。4、从理论上研究了腔内倍频非线性晶体的热效应。利用ABCD传输矩阵,在模式匹配以及像散补偿的原则下,对于折叠腔的动态特性以及像散因素进行了分析。通过优化谐振腔参数,使谐振腔具有热透镜不敏性,有效地控制了折叠腔具有的像散。针对实验目标和实验条件,选用声光调Q开关,采用Ⅱ类临界相位匹配HGTR-KTP腔内倍频,在实验中得到平均功率达96W的脉冲绿光输出,测量了绿光输出的波形及脉冲宽度。5、采用传输矩阵从理论上研究了具有双热透镜的V型固体激光腔。分析了谐振腔在高功率运行时的动态特性,设计了一个能够稳定工作于更宽泵浦电流范围内的谐振腔。实验中采用两个LD侧面泵浦模块、Ⅱ类临界相位匹配HGTR—KTP晶体腔内倍频、双声光调Q技术,在两个半导体模块泵浦电流均为21.6A时,获得了185.21W准连续绿光激光输出,2小时内输出不稳定度小于2.55%。对所开发的大功率绿激光的进行了实际应用研究,通过单光纤耦合输出技术,采用高损伤阈值单芯光纤激光耦合输出模块,引导光纤输出绿光激光平均功率高于120W,对动物组织进行了试验,为在相关领域中开发医用激光技术打下了基础。
胡淼[10]（2008）在《BBO晶体四倍频的紫外激光器研究》文中研究指明本论文采用BBO晶体和KTP晶体分别对灯泵电光调Q脉冲序列和LD泵声光调Q准连续脉冲序列进行紫外四倍频研究,并建立相应的理论模型。结果发现,BBO晶体在e光振动面上极小的倍频接受角,紫外光束严重的走离效应及非线性过程中倍频增益饱和效应将限制四倍频效率的提高,并使紫外光束质量退化。文章对BBO晶体的非线性光学特性进行了研究,通过球面三角学计算得到单位长度BBO晶体在e光振动面上的倍频接受角△θx=0.276mrad*cm和o光振动面上的倍频接受角△θy=46.25mrad*cm。通过比较BBO晶体长度L和光束的有效倍频孔径长度La,将晶体的走离效应对紫外转换效率的影响分为三个范围;并修改“Heuristic theory”理论,使之更适用于强会聚绿光高斯光束的紫外四倍频过程。对灯泵电光调Q脉冲序列和LD泵声光调Q准连续脉冲序列的紫外四倍频过程进行了实验研究。前者获得了最高单脉冲能量2.26mJ,脉冲重复频率1Hz-5Hz的紫外脉冲输出,红外光到紫外光的能量转换效率为17.8%;后者获得了最高平均功率为215mW,脉冲重复频率为15KHz的准连续紫外脉冲输出,红外光到紫外光的能量转换效率为9.8%。在此基础上,对准连续绿光光束采用柱透镜会聚入射到BBO晶体中,当入射功率为0.9W时,相比与普通正透镜会聚绿光光束14.1%的四倍频转换效率,前者获得了18.1%的四倍频转换效率和更好紫外远场光斑。对灯泵电光调Q脉冲序列的紫外四倍频过程建立数学模型,模型考虑绿光光束在截面上光强的高斯分布,在BBO晶体中的相位失配以及紫外四倍频过程中倍频增益饱和。对LD泵声光调Q准连续脉冲序列的紫外四倍频过程建立数学模型,模型考虑绿光光束在BBO晶体中的相位失配和紫外光束严重的走离效应,还考虑了绿光光束在晶体中传播时光斑半径的实时变化。模拟结果与实验结果比较吻合。对被动调Q和增益开关型微片激光的速率方程和实验过程进行研究,获得准连续红外激光脉冲的时间特性和频谱曲线;最后对被动调Q激光器的脉冲序列参数进行紫外四倍频的可行性分析,计算得到紫外四倍频转换效率低于1%。
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 全固态和频589 nm黄光激光器的研究进展 |
| 1.1.1 589 nm黄光激光器的分类 |
| 1.1.2 全固态和频589 nm黄光激光器国内外研究进展 |
| 1.2 全固态和频589 nm黄光激光器的应用 |
| 1.2.1 全固态589 nm黄光激光器在钠信标系统的应用 |
| 1.2.2 全固态589 nm黄光激光器在紫外激光器研发中的应用 |
| 1.3 本论文的主要工作及创新点 |
| 1.3.1 论文主要工作 |
| 1.3.2 论文创新点 |
| 第二章 高功率窄线宽宏微锁模种子源技术研究 |
| 2.1 主动锁模原理介绍 |
| 2.1.1 锁模原理介绍 |
| 2.1.2 锁模方法的分类 |
| 2.2 Nd:YAG晶体的特性参数和热效应 |
| 2.2.1 Nd:YAG晶体的理化与光谱特性 |
| 2.2.2 侧面泵浦时激光晶体热效应 |
| 2.2.3 Nd:YAG晶体热透镜焦距的测量 |
| 2.2.4 热致双折射效应的补偿 |
| 2.3 标准具压窄线宽和调谐波长技术 |
| 2.4 宏微锁模种子源实验研究 |
| 2.4.1 全固态宏微锁模1064 nm种子源的研究 |
| 2.4.2 全固态宏微锁模1319 nm种子源的研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 高功率窄线宽宏微锁模激光放大的技术研究 |
| 3.1 固体激光放大器理论介绍 |
| 3.1.1 脉冲激光放大器能量提取效率的推导 |
| 3.1.2 空间滤波器的原理和作用 |
| 3.2 种子源激光的放大实验研究 |
| 3.2.1 宏微锁模1064 nm激光的放大实验 |
| 3.2.2 宏微锁模1319 nm激光的放大实验 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 高功率窄线宽宏微锁模激光和频的技术研究 |
| 4.1. 腔外和频晶体的选择 |
| 4.2 宏微锁模589 nm激光和频理论及模拟 |
| 4.3 全固态宏微锁模589 nm激光腔外和频实验研究 |
| 4.4 宏微锁模589 nm激光在钠信标系统的应用 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 全固态调Q 589 nm激光器的实验研究及应用 |
| 5.1 速率方程的推导和计算 |
| 5.2 激光器的调Q原理 |
| 5.3 全固态调Q 589 nm和频激光的实验研究 |
| 5.3.1 调Q腔内和频系统结构 |
| 5.3.2 调Q腔内和频效率的提高 |
| 5.4 全固态调Q 295 nm激光的实验研究 |
| 5.4.1 倍频晶体的选择 |
| 5.4.2 调Q 295 nm倍频实验研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| (1)高功率窄线宽宏微锁模种子源的研究 |
| (2)高功率窄线宽宏微锁模放大源的研究 |
| (3)宏微锁模589 nm激光腔外和频技术 |
| (4)宏微锁模589 nm钠信标激光器的研究 |
| (5)全固态调Q 589 nm激光器的研究 |
| 6.2 论文的创新点 |
| 6.3 论文展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪言 |
| §1.1 翠绿宝石激光器的研究背景及意义 |
| §1.1.1 激光医疗 |
| §1.1.2 激光雷达 |
| §1.1.3 多光子显微镜 |
| §1.2 国外翠绿宝石激光器的研究进展 |
| §1.2.1 连续激光器 |
| §1.2.2 调Q激光器 |
| §1.2.3 锁模激光器 |
| §1.2.4 再生放大器 |
| §1.2.5 紫外光源 |
| §1.3 国内翠绿宝石激光器的研究进展 |
| §1.4 全固态人眼安全激光器 |
| §1.5 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 翠绿宝石晶体的特性及理论模型 |
| §2.1 翠绿宝石晶体的晶体结构和物理特性 |
| §2.1.1 晶体结构 |
| §2.1.2 物理特性 |
| §2.2 翠绿宝石晶体的能级跃迁和光谱特性 |
| §2.2.1 能级跃迁 |
| §2.2.2 光谱特性 |
| §2.3 翠绿宝石晶体的温度特性 |
| §2.3.1 荧光寿命 |
| §2.3.2 受激发射截面 |
| §2.3.3 基态吸收 |
| §2.3.4 激发态吸收 |
| §2.3.5 与其他晶体的对比 |
| §2.4 翠绿宝石晶体的激光理论模型 |
| §2.4.1 激光理论模型 |
| §2.4.2 热转换系数 |
| §2.5 本章小结 |
| 第三章 高亮度光纤耦合输出红光LD泵浦的翠绿宝石激光器 |
| §3.1 红光LD的发展现状 |
| §3.2 8W高亮度光纤耦合输出红光LD泵浦源 |
| §3.3 8W高亮度光纤耦合输出红光LD泵浦的短腔翠绿宝石激光器 |
| §3.4 8W高亮度光纤耦合输出红光LD泵浦的自调Q翠绿宝石激光器 |
| §3.5 8W高亮度光纤耦合输出红光LD泵浦的可调谐翠绿宝石激光器 |
| §3.5.1 双折射滤光片(BRF)的原理 |
| §3.5.2 8W高亮度光纤耦合输出红光LD泵浦的可调谐翠绿宝石激光器实验研究 |
| §3.6 8W高亮度光纤耦合输出红光LD泵浦的电光调Q翠绿宝石激光器 |
| §3.6.1 电光调Q及腔倒空调Q原理 |
| §3.6.2 实验装置图 |
| §3.6.3 基于三片组合式BRF的电光调Q翠绿宝石激光器 |
| §3.6.4 双波长电光调Q翠绿宝石激光器 |
| §3.7 本章小结 |
| 第四章 高功率光纤耦合输出红光LD泵浦的翠绿宝石激光器 |
| §4.1 40W高功率光纤耦合输出红光LD泵浦源 |
| §4.2 40W高功率光纤耦合输出红光LD单端泵浦的短腔CW翠绿宝石激光器 |
| §4.3 40W高功率光纤耦合输出红光LD双端泵浦的翠绿宝石激光器 |
| §4.4 40W高功率光纤耦合输出红光LD泵浦的电光调Q翠绿宝石激光器 |
| §4.4.1 基于三片组合式BRF的电光调Q翠绿宝石激光器 |
| §4.4.2 基于偏振片的电光调Q翠绿宝石激光器 |
| §4.4.3 基于偏振片的腔倒空调Q翠绿宝石激光器 |
| §4.5 40W高功率光纤耦合输出红光LD泵浦的SESAM被动调Q翠绿宝石激光器 |
| §4.5.1 SESAM工作原理 |
| §4.5.2 基于SESAM的瓦量级被动调Q翠绿宝石激光器 |
| §4.6 本章小结 |
| 第五章 高亮度黄光激光器泵浦的翠绿宝石激光器 |
| §5.1 基于掺Yb光纤激光器的拉曼倍频589nm激光器泵浦的翠绿宝石激光器 |
| §5.1.1 基于掺Yb光纤激光器的拉曼倍频589nm激光器泵浦源 |
| §5.1.2 基于掺Yb光纤激光器的拉曼倍频589nm激光器泵浦的短腔翠绿宝石激光器研究 |
| §5.1.3 基于掺Yb光纤激光器的拉曼倍频589nm激光器泵浦的可调谐翠绿宝石激光器研究 |
| §5.2 589nm全固态高亮度黄光激光器泵浦的电光调Q翠绿宝石激光器 |
| §5.3 本章小结 |
| 第六章 基于Nd:LuAG晶体的1442nm激光器 |
| §6.1 基于Nd:LuAG晶体的1442nm连续激光器 |
| §6.1.1 实验装置图 |
| §6.1.2 实验结果与讨论 |
| §6.2 基于Nd:LuAG晶体的1442nm被动调Q激光器 |
| §6.2.1 实验装置图 |
| §6.2.2 实验结果与讨论 |
| §6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| §7.1 研究内容总结 |
| §7.2 论文创新点 |
| §7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间参加的项目及发表的论文 |
| 附: 外文论文两篇 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 综述 |
| 1.1 全固态紫外激光器的发展 |
| 1.2 全固态黄光激光器研究进展 |
| 1.3 全固态 1.5μm 及中红外波段激光器进展 |
| 1.4 热助推泵浦技术的研究进展 |
| 1.5 本论文研究内容 |
| 第二章 固体激光器理论及设计 |
| 2.1 激光器的热效应及减小热效应的措施 |
| 2.2 高斯光束的聚焦 |
| 2.3 固体激光器谐振腔分析 |
| 2.4 端泵激光器的速率方程理论 |
| 2.5 非线性频率变换理论 |
| 2.6 激光器的单元器件选择 |
| 2.7 全固态激光器电源的设计 |
| 2.8 几种激光器的设计实例 |
| 2.8.1 单管 LD 泵浦 V 型腔绿光激光器 |
| 2.8.2 双棒串接大功率激光器 |
| 2.8.3 单管 LD 泵浦 Nd:YAG 调 Q 激光器 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 全固态紫外激光器 |
| 3.1 全固态结构紧凑高峰值功率 355nm 激光器 |
| 3.1.1 理论分析 |
| 3.1.2 实验装置及实验结果 |
| 3.2 全固态高转换率腔外三倍频 355nm 激光器 |
| 3.3 全固态 266nm 紫外激光器 |
| 3.3.1 全固态高峰值 266nm 紫外激光器 |
| 3.3.2 大功率 266nm 紫外激光器 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 全固态黄光激光器 |
| 4.1 1064nm 损耗法 589nm 黄光激光器 |
| 4.2 LD 泵浦共轴双晶体 589nm 黄光激光器 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 全固态可调谐人眼安全波段激光器及中红外激光器 |
| 5.1 PPLN 参量振荡器的调谐理论 |
| 5.2 连续波可调谐人眼安全波段参量振荡器实验研究 |
| 5.3 连续波可调谐中红外实验研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 热助推泵浦技术的研究 |
| 6.1 高效率热助推泵浦 Nd:YVO_41064nm 激光器 |
| 6.2 全固态热助推泵浦 1342nm 激光器 |
| 6.3 热助推泵浦 Nd:YVO_4自受激 Raman 散射 |
| 6.3.1 受激 Raman 散射理论 |
| 6.3.2 880nm 泵浦 Nd:YVO_4自受激 Raman 散射 |
| 6.4 本章小结 |
| 全文总结 |
| 参考文献 |
| 发表论文及科研情况说明 |
| 致谢 |
| 目录 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 全固态紫外激光器的应用和发展现状 |
| 1.1.1 全固态紫外激光器应用及优势 |
| 1.1.2 全固态紫外激光器的发展现状 |
| 1.2 光学倍频、和频及非线性光学晶体 |
| 1.2.1 倍频与和频理论分析 |
| 1.2.1.1 倍频理论分析 |
| 1.2.1.2 和频理论分析 |
| 1.2.2 常用的非线性光学晶体材料 |
| 1.3 本论文的主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 腔内三倍频理论研究—速率方程 |
| 2.1 声光主动调Q运转下的腔内三倍频速率方程 |
| 2.2 Cr~(4+)：YAG被动调Q运转下的腔内三倍频速率方程 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 LD端面泵浦355 nm紫外激光器实验研究 |
| 3.1 声光主动调Q腔内三倍频实验研究 |
| 3.1.1 LD泵浦Nd：YVO_4/LBO/LBO声光调Q腔内三倍频实验 |
| 3.1.2 LD泵浦Nd：YAG/LBO/LBO声光调Q腔内三倍频实验 |
| 3.2 Nd：YAG/Cr~(4+)：YAG被动调Q腔内三倍频实验研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 LD侧面泵浦355nm紫外激光器实验研究 |
| 4.1 Nd：YAG激光模块的泵浦组件及其基本输出特性 |
| 4.2 Nd：YAG激光模块腔内倍频实验 |
| 4.2.1 大功率腔内倍频绿光实验 |
| 4.2.2 大功率腔内倍频红光实验 |
| 4.3 侧面泵浦Nd：YAG激光模块大功率腔内三倍频实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 大功率紫外加工系统 |
| 5.1 激光打标及扫描振镜系统 |
| 5.2 大功率紫外激光打标系统 |
| 5.3 大功率紫外激光打标系统应用 |
| 5.3.1 SiC晶片打标应用 |
| 5.3.2 GaN基LED表面粗化应用 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 全文总结 |
| 6.1 主要研究内容及结论 |
| 6.2 不足之处及有待研究的问题 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间参加的项目、获得的奖励及发表的学术论文 |
| 附发表论文两篇 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和内容 |
| 1.2 大功率近红外激光器研究进展 |
| 1.2.1 泵浦结构 |
| 1.2.2 大模体积热稳谐振腔 |
| 1.3 连续绿光激光器研究进展 |
| 1.4 紫外激光器研究进展 |
| 第2章 谐振腔的优化 |
| 2.1 激光器中的热现象 |
| 2.1.1 热源概述 |
| 2.1.2 热透镜效应 |
| 2.1.3 热致双折射效应 |
| 2.2 谐振腔理论 |
| 2.2.1 泛型腔 |
| 2.2.2 热稳腔 |
| 2.2.3 失调敏感度 |
| 2.2.4 端泵谐振腔 |
| 2.3 等效原理 |
| 2.4 谐振腔的自动优化 |
| 第3章 侧泵高光束质量激光器 |
| 3.1 单棒侧泵激光谐振腔的设计 |
| 3.2 单棒侧泵模块实验 |
| 3.3 双棒串接侧泵模块实验 |
| 第4章 腔内倍频连续运转绿光激光器 |
| 4.1 倍频理论 |
| 4.2 倍频效率 |
| 4.3 腔内倍频理论 |
| 4.4 折叠谐振腔的优化 |
| 4.5 腔内倍频实验 |
| 第5章 腔内三倍频紫外激光器 |
| 5.1 三倍频理论 |
| 5.2 腔内三倍频实验 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 启示 |
| 6.3 下一步工作 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 LD泵浦全固态激光器概况 |
| 1.1.1 LD泵浦全固态激光器的发展概况 |
| 1.1.2 LD泵浦全固态激光器(DPSSL)的应用 |
| 1.2 LD泵浦全固态紫外激光器的研究背景 |
| 1.2.1 紫外激光技术的应用与研究意义 |
| 1.2.2 紫外激光的实现方法 |
| 1.3 LD泵浦全固态266nm紫外激光器的国内外动态 |
| 第二章 LD侧面泵全固态激光器整体方案的分析与设计 |
| 2.1 LD泵浦全固态倍频激光器基本原理 |
| 2.1.1 非线性介质中的波耦合方程 |
| 2.1.2 倍频的波耦合方程及其解 |
| 2.1.3 倍频方式与倍频晶体 |
| 2.2 LD侧面泵浦全固态脉冲腔内倍频激光器调Q理论 |
| 2.2.1 调Q原理与技术 |
| 2.2.2 腔内倍频调Q激光器理论分析 |
| 2.3 激光谐振腔理论介绍与激光腔的选择 |
| 2.3.1 光学谐振腔理论分析 |
| 2.3.2 激光谐振腔的设计 |
| 第三章 整体方案的单元器件分析与选择 |
| 3.1 激光晶体的分析与选择 |
| 3.1.1 Nd:YAG晶体的性能 |
| 3.1.2 Nd:YVO4晶体的性能 |
| 3.1.3 激光四能级系统速率方程 |
| 3.2 泵浦源 |
| 3.2.1 泵浦器件 |
| 3.2.2 泵浦方式 |
| 3.3 倍频晶体的分析与选择 |
| 3.3.1 几种常用的二倍频晶体及其特性 |
| 3.3.2 非线性四倍频晶体BBO、CLBO特性 |
| 第四章 实验研究与结果分析 |
| 4.1 KTP/Nd:YAG 532nm全固态绿光激光器 |
| 4.1.1 实验装置 |
| 4.1.2 实验结果与分析 |
| 4.2 腔外倍频266nm全固态准连续紫外激光器的实验研究 |
| 4.2.1 KTP/BBO/Nd:YAG 266nm全固态准连续紫外激光器 |
| 4.2.2 KTP/CLBO/Nd:YAG 266nm全固态准连续紫外激光器 |
| 4.2.3 LD侧面泵浦声光调Q 266nm全固态准连续紫外激光器实验结果分析 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 硕士期间发表的文章及获奖情况 |
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的来源 |
| 1.2 激光二极管泵浦固体激光器的发展状况及研究热点 |
| 1.2.1 全固态可见光激光器 |
| 1.2.2 全固态可调谐激光器和光参量振荡器 |
| 1.3 绿光激光器的应用和国内外发展状况 |
| 1.3.1 绿光激光器的应用 |
| 1.3.2 国内外发展状况 |
| 1.4 本文的研究意义和主要工作 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 主要工作 |
| 1.5 本章总结 |
| 第二章 LD 泵浦固体激光器的理论基础 |
| 2.1 激光产生的物理基础 |
| 2.1.1 能级上的粒子数分布 |
| 2.1.2 自发辐射、受激吸收和受激辐射 |
| 2.1.3 激光产生的机理 |
| 2.2 调Q 的基本原理 |
| 2.3 速率方程理论 |
| 2.3.1 调Q 速率方程 |
| 2.3.2 速率方程的求解 |
| 2.4 本章总结 |
| 第三章 激光器硬件系统的设计与研究 |
| 3.1 激光器光学系统的研究与设计 |
| 3.1.1 泵浦方式和调Q 方法的选择 |
| 3.1.2 激光晶体的选取 |
| 3.1.3 倍频晶体的选取 |
| 3.1.4 激光器相关术语及参数 |
| 3.2 激光器控制系统的研究与设计 |
| 3.2.1 控制系统设计要求的技术指标 |
| 3.2.2 控制系统设计方案的研究 |
| 3.2.3 控制系统设计的总体框架 |
| 3.3 激光器控制系统的硬件设计与实现 |
| 3.3.1 DSP 的应用及外围电路 |
| 3.3.2 LD 的恒功率控制 |
| 3.3.3 LBO 的温度控制 |
| 3.3.4 QS 的外部频率控制 |
| 3.4 本章总结 |
| 第四章 激光器软件系统的设计与研究 |
| 4.1 激光器控制系统的软件设计 |
| 4.1.1 主程序模块 |
| 4.1.2 功能实现模块 |
| 4.1.3 算法控制模块 |
| 4.2 PID 控制算法的改进与应用 |
| 4.2.1 变速积分 |
| 4.2.2 抑制饱和积分 |
| 4.2.3 改进型PID 算法的总体框架和程序 |
| 4.3 本章总结 |
| 第五章 实验结果与验证 |
| 5.1 控制系统电气参数的实验结果 |
| 5.1.1 实验测试的工具和方法 |
| 5.1.2 LD 恒功率控制的实验结果 |
| 5.1.3 LBO 温度控制的实验结果 |
| 5.1.4 QS 外部频率控制的实验结果 |
| 5.2 激光光束质量分析 |
| 5.2.1 激光功率及稳定性分析与验证 |
| 5.2.2 激光光束质量分析与验证 |
| 5.3 与同类产品的比较 |
| 5.4 本章总结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 硕士期间发表的论文 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 紫外激光器的特点和应用 |
| §1.2 紫外激光的获得方法 |
| §1.3 LD泵浦的266nm全固态紫外激光器的研究进展 |
| 第二章 全固态Nd~(3+):YAG激光器的基本结构原理 |
| §2.1 激光晶体特性分析和选择 |
| §2.2 谐振腔基本的腔型结构与设计 |
| §2.3 LD泵浦耦合方式 |
| §2.4 速率方程理论 |
| §2.5 LD泵浦固体激光器连续工作特性 |
| 第三章 LD泵浦532nm声光调Q绿光激光器 |
| §3.1 二次谐波产生理论 |
| §3.2 倍频晶体特性 |
| §3.3 LD泵浦大功率全固态声光调Q绿光激光器的实验研究 |
| 第四章 LD泵浦266nm电光调Q全固态紫外激光器 |
| §4.1 调Q方式选择 |
| §4.2 LD侧泵266nm全固态紫外激光器的实验研究 |
| 第五章 总结与建议 |
| §5.1 总结 |
| §5.2 建议 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的文章及获奖情况 |
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 LD泵浦全固态激光器研究进展 |
| 1.2 LD泵浦全固态准连续绿光激光器研究进展 |
| 第二章 LD侧面泵浦全固态绿光激光器理论基础 |
| 2.1 固体激光器理论 |
| 2.1.1 掺Nd~(3+)激光晶体的能级结构及参数 |
| 2.1.2 四能级激光系统速率方程理论 |
| 2.2 调Q原理与技术 |
| 2.2.1 激光器的调Q速率方程 |
| 2.2.2 声光调制原理及器件 |
| 2.2.3 声光调Q动态特性与激光器各参量的关系 |
| 2.3 二次谐波理论及技术 |
| 2.3.1 非线性光学效应及非线性光学耦合波方程 |
| 2.3.2 二次谐波的产生以及倍频效率与相位匹配的关系 |
| 2.4 本章小节 |
| 第三章 LD泵浦全固态激光器谐振腔设计 |
| 3.1 LD泵浦激光晶体热透镜效应研究 |
| 3.1.1 泵浦能量及热源分布 |
| 3.1.2 热模型泊松方程及边界条件 |
| 3.1.3 温度分布 |
| 3.1.4 温度梯度引起的折射率的变化 |
| 3.1.5 热应力引起的折射率的变化 |
| 3.1.6 热透镜系数 |
| 3.1.7 端面效应对热焦距的影响 |
| 3.1.8 总的热透镜焦距 |
| 3.2 LD泵浦激光晶体热致双折射效应的研究 |
| 3.2.1 热致双折射的形成机制 |
| 3.2.2 热致双折射的补偿方法 |
| 3.3 激光谐振腔特性 |
| 3.3.1 光学谐振腔的模参数 |
| 3.3.2 折叠腔的光束传输特性及稳定性条件分析 |
| 3.3.3 折叠腔像散分析 |
| 3.3.4 双棒串接折叠腔稳定性分析与像散控制 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 LD侧面泵浦腔内倍频全固态准连续绿光激光器研究 |
| 4.1 非线性晶体的物理以及光学特性 |
| 4.1.1 非线性晶体KTP的物理以及光学特性 |
| 4.1.2 非线性晶体LBO的物理以及光学特性 |
| 4.2 腔内倍频非线性晶体热效应的研究 |
| 4.2.1 圆柱形非线性晶体温度场分析 |
| 4.2.2 圆形LBO倍频晶体内的温度分布 |
| 4.2.3 腔内倍频方形晶体热效应的研究 |
| 4.2.4 腔内倍频HIGH—KTP晶体温度场分析 |
| 4.2.5 偏心辐射方形非线性晶体温度场 |
| 4.3 单模块LD侧面泵浦全固态大功率Nd:YAG/KTP准连续绿光激光器研究 |
| 4.3.1 高功率准连续绿光激光器的泵浦方式和调Q方式 |
| 4.3.2 谐振腔设计及分析 |
| 4.3.3 实验装置 |
| 4.3.4 实验结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 LD侧泵双棒串接腔内倍频全固态准连续185W绿光激光器研制 |
| 5.1 双棒串接V型固体激光腔的动态特性研究 |
| 5.1.1 双棒串接腔的稳定性分析 |
| 5.1.2 不同腔参数的比较 |
| 5.2 全固态准连续185W绿光激光器实验研究 |
| 5.2.1 实验装置 |
| 5.2.2 实验结果 |
| 5.2.3 结论 |
| 5.3 医用光纤耦合高功率绿光激光器对动物组织的实验研究 |
| 5.3.1 绿光激光器医疗概述 |
| 5.3.2 医用光纤耦合高功率激光器的研究意义 |
| 5.3.3 绿光医疗原理及动物组织实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间发表论文、专利及获奖情况 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题的背景及意义 |
| 1.1.1 紫外激光器的优势 |
| 1.1.2 气体紫外激光器概述 |
| 1.2 全固态紫外激光器的发展概况 |
| 1.2.1 国外以及台湾地区紫外激光器的发展概况 |
| 1.2.2 中国大陆紫外激光器的发展概况 |
| 1.3 微片激光器的发展概况及紫外四倍频现状 |
| 1.4 论文主要内容以研究成果 |
| 1.4.1 论文的主要内容 |
| 1.4.2 研究成果和创新点 |
| 第二章 BBO晶体紫外四倍频特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 紫外四倍频非线性晶体的选取原则 |
| 2.3 BBO晶体的物理化学特性 |
| 2.4 BBO晶体的光学特性及非线性紫外倍频 |
| 2.4.1 BBO晶体的相关光学特性 |
| 2.4.2 几种非线性材料的特征参数比较 |
| 2.4.3 BBO晶体的Ⅰ类角度相位匹配 |
| 2.5 BBO晶体的倍频接受角 |
| 2.5.1 e光振动面倍频接受角△θx |
| 2.5.2 o光振动面倍频接受角△θy |
| 2.6 BBO晶体中四倍频光的走离角效应 |
| 2.6.1 BBO晶体的走离角大小 |
| 2.6.2 BBO晶体的走离效应对倍频效率的影响 |
| 2.7 小结 |
| 第三章 BBO晶体紫外四倍频实验分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电光调Q脉冲高斯光束紫外四倍频实验结果 |
| 3.2.1 实验装置 |
| 3.2.2 二倍频绿光的产生 |
| 3.2.3 四倍频紫外激光的产生 |
| 3.3 准连续脉冲高斯光束紫外倍频实验结果 |
| 3.3.1 实验装置 |
| 3.3.2 二倍频绿光的产生 |
| 3.3.3 四倍频紫外激光的产生 |
| 3.4 柱透镜会聚的准连续绿光脉冲紫外四倍频实验结果 |
| 3.4.1 实验装置 |
| 3.4.2 实验结果分析 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 脉冲紫外激光器的理论研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 BBO晶体中绿光光束的传播方程 |
| 4.3 绿光光束在BBO晶体中的积分模型 |
| 4.4 绿光光束在BBO晶体中的积分单元的相位失配 |
| 4.5 灯泵绿光激光器的紫外倍频理论模型 |
| 4.6 紫外光束的倍频效率和光束光斑讨论 |
| 4.7 结论 |
| 第五章 准连续紫外激光器的理论研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 强会聚高斯光束的表达方式 |
| 5.3 会聚高斯光束在BBO晶体中的相位失配情况 |
| 5.4 会聚高斯光束在BBO晶体中倍频积分模型 |
| 5.5 紫外光束的走离效应 |
| 5.6 远场光斑和紫外倍频效率公式 |
| 5.6.1 强会聚高斯光束的紫外倍频效率 |
| 5.6.2 强会聚高斯光束的紫外远场分布 |
| 5.7 紫外倍频效率讨论 |
| 5.8 紫外光束的远场光斑分析讨论 |
| 5.9 结论 |
| 第六章 微片激光器研究及其紫外四倍频可行性分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 LD预抽运被动调Q微片激光器的基本原理 |
| 6.2.1 Cr4+:Nd3+:YAG晶体的光谱特性 |
| 6.2.2 预抽运被动调Q速率方程 |
| 6.2.3 被动调Q微片激光器的连续抽运阈值 |
| 6.3 预抽运被动调Q微片激光器的数值计算和实验结果 |
| 6.3.1 数值分析 |
| 6.3.2 实验装置以及实验结果 |
| 6.4 数值模拟结果和实验结果讨论 |
| 6.4.1 输出单脉冲时抽运参数的关系 |
| 6.4.2 预抽运条件对激光单脉冲时间特性的影响 |
| 6.5 LD抽运增益开关性微片激光器的理论分析 |
| 6.6 LD增益开关微片激光器的数值计算和实验装置 |
| 6.6.1 棒状介质和微片介质增益开关特性区别 |
| 6.6.2 增益开关型微片激光器实验装置 |
| 6.6.3 增益开关型微片激光器实验结果 |
| 6.6.4 微片激光器输出脉冲与小幅度变化抽运条件的关系 |
| 6.7 预抽运微片激光器的的谱线分析 |
| 6.8 预抽运微片激光器的紫外倍频可行性分析 |
| 6.9 结论 |
| 第七章 总结和展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 今后的展望 |
| 参考文献 |
| 攻博期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
