激光自倍频晶体研究和应用进展

激光自倍频晶体是一类同时具有激光和非线性效应的复合功能晶体。以激光自倍频晶体制作的全固态激光器具有体积小,调整方便,稳定性高等优点。自1970年代以来,以LiNbO3,YAl3(BO3)4倍频晶体为基质的激光自倍频晶体实现了自倍频激光运转。近年来,以RECa4O(BO3)3(RECOB)为基质的激光自倍频晶体受到重视和广泛研究。本文从对激光晶体、非线性光学晶体及激光自倍频晶体的基本要求出发,在综述激光自倍频晶体研究历史的基础上,讨论了激光自倍频晶体中的基波和倍频光,探讨了NYAB和Nd:GdCOB一类晶体中晶体长度,Nd3+浓度和效率之间的关系。理论估算表明,当浓度适当,晶体长度10mm时,这两类晶体的光–光转换效率可达30%以上。本文总结了NYAB系列晶体的研究历程及RECOB系列激光自倍频研究的思路及取得的成果。在最近10年中,利用山东大学生长的Yb:YAB晶体,获得1.1 W自倍频绿光,光光转换效率为10%;在RECOB体系中,比较了各种晶体的特点,选定Nd:GdCOB为主要研究对象,经过晶体掺钕浓度和长度关系,位相匹配方向、膜系及热工程等多方面研究,获得了1.36 W的545 nm绿光输出,光–光转换效率为17.1%;输出功率为1.03 W时,半小时功率波动不超过1%。这是目前为止,Nd3+离子激光自倍频晶体的最好结果。文章最后介绍了激光自倍频晶体的可能应用。通过理论和实验分析,认为到目前为止Nd:GdCOB是以Nd3+为激活离子最后的激光自倍频晶体,而在Yb3+为激活离子时,Yb:YAB晶体最佳。

二水甲酸锶晶体生长动力学

本文测定了308.15K 时二水甲酸锶晶体的{110}和{011}面的生长速率,通过生长速率(R)与过饱和度(σ)的关系,计算了有关生长过程的活化能。发现该晶体的生长机制符合干水溶液中晶体生长的 BCF 面扩散模型。

Cr∶Nd∶YCa_4O(BO_3)_3光谱参数的计算

采用Czochralski法生长了透明均匀的Cr∶Nd∶YCaO(BO3) 3晶体 ,生长的晶体尺寸为4 2 .5×50mm ,生长参数为提拉速度为 0 .6mm/h ,转速为 2 5r/min。测定了其室温吸收谱。根据Judd -Ofelt理论拟合了Nd3+ 离子的强度参数Ωλ:Ω2 =0 .734× 10 - 2 0 ,Ω4 =6 .814× 10 - 2 0 ,Ω6 =2 .4 76× 10 - 2 0 ;并计算了各能级跃迁的自发辐射跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比。其中4 F3/2 能级的寿命τtot=2 71.6 4 μs,4 F3/2 →4 I9/2 的荧光分支比 βc=58.0 1%。并对实验结果进行了讨论。

LD抽运准三能级自倍频激光器的计算与分析

对二极管激光器端面抽运的准三能级自倍频激光系统进行了详细的理论研究。首先 ,利用准三能级的速率方程和缓变包络近似 ,从 Maxwell方程出发 ,建立了准三能级自倍频激光器空间耦合波方程。然后结合典型二极管激光器抽运 Yb:YAB激光器的相关参数 ,用计算机模拟了该激光系统的数值解 ,理论结果显示自倍频光和基频光受晶体的温度影响很大 ,当晶体温度升高时 ,激光输出迅速降低 ;在有效倍频长度内 ,分别存在不同的最佳晶体长度使自倍频光和基频光输出最大 ;同时也得到了自倍频光与基频光强度成二次方变化的普遍倍频规律。最后利用M2因子对自倍频光和基频光的相对强度受抽运光光束质量的影响作了定量分析。

二水甲酸锶晶体生长机制

采用静态体视显微法测定了在３．０３．１５Ｋ下，二水甲酸锶晶体的（１１０）和（０１１）面的生长速率，通过用生长速率（Ｒ）与过饱和度（σ）的关系，计算了生长参数，发现其生长机制符合水溶液中晶体生长的ＢＣＦ面扩散模型。研究了体扩散对生长速率的影响，结果表明：在低过饱和度下，体扩散影响很小，当过饱和度σ≥０．２００时，体扩散影响显著。