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447nm蓝光激光技术研究

作　者: 于永吉
导　师: 金光勇
学　校: 长春理工大学
专　业: 光学
关键词: 蓝光激光器 447nm 和频 LDA离轴交错泵浦
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

全固态蓝光激光器综合了全固态激光器性能稳定、结构紧凑、高效率、长寿命和蓝色激光波长短、光子能量高、在水中传输距离远、人眼敏感的优点,使其在光学数据存储、彩色显示、水下通信、生物医学等领域得到了广泛应用。目前针对全固态蓝光激光器的研究大部分集中在传统的端泵倍频获取方式上,这在提高蓝光输出功率和获取新的波长方面还有一定的局限性,为此,本文提出一种通过Nd³⁺离子1.3μm谱线三次谐波变换获取蓝光的新方法。基于这种方法,实验中采用Nd:YAP晶体作为增益介质,通过高功率LDA侧面泵浦Nd:YAP产生的1341.4nm基频光与其倍频产生的670.7nm红光进行腔内和频,实现了连续447nm新波长蓝光输出。其主要研究内容可概括如下:（1）根据Nd:YAP晶体吸收特性和LD bar条发光特点,通过高斯光束光线追迹理论结合泵浦光分布均匀性特征参量,设计了一种独特的离轴交错侧面泵浦结构,实现了泵浦光的高效、均匀吸收。（2）以和频三波耦合方程及其相位匹配条件出发,结合和频转换效率方程,模拟计算了KTP晶体和频过程的匹配参量、最佳光子数配比及最佳晶体长度。（3）根据稳态热传导方程,利用有限元分析和有限差分的方法,分别对激光晶体和非线性变频晶体在循环水冷作用下的散热情况进行了定量分析。通过谐振腔G参数理论结合高斯光束ABCD传输矩阵,优化设计了谐振腔结构参数。（4）在单元技术理论分析基础上进行了实验研究,实现最大功率为103mW的447nm连续蓝光输出,x、y方向的光束质量M²因子分别为12.23和12.57。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-7
第一章绪论  7-14
  1.1 全固态激光器的发展概述  7-8
  1.2 全固态激光器的优点  8-9
  1.3 蓝光激光器的研究背景  9-10
  1.4 LD泵浦全固态蓝光激光器研究进展  10-11
  1.5 447nm蓝光激光技术  11-12
  1.6 本论文主要研究内容  12-14
第二章激光晶体及侧面泵浦结构研究  14-28
  2.1 1.3μm激光晶体的选取  14-15
  2.2 Nd:YAP晶体的物化性质  15-18
  2.3 LDA侧面泵浦光场分布模型  18-23
  2.4 离轴交错泵浦结构设计  23-28
第三章 447nm蓝光和频技术理论分析  28-47
  3.1 倍频、和频晶体的选取  28-29
  3.2 KTP晶体的物化性质及光学特性  29-31
  3.3 和频过程模拟计算与理论分析  31-47
第四章 447nm蓝光激光器热效应分析及谐振腔设计  47-62
  4.1 循环水冷下Nd:YAP晶体内的温度分布  47-49
  4.2 Nd:YAP晶体热透镜焦距理论计算与实验测量  49-52
  4.3 非线性变频晶体内的温度分布  52-54
  4.4 447nm蓝光激光器谐振腔设计  54-62
第五章 447nm蓝光激光器实验研究  62-74
  5.1 LD输出光谱特性实验研究  62-64
  5.2 1341.4nm基频光实验研究  64-65
  5.3 670.7nm倍频红光实验研究  65-68
  5.4 447nm和频蓝光实验研究  68-74
第六章总结与展望  74-76
致谢  76-77
参考文献  77-80
硕士期间发表论文情况  80

447nm蓝光激光技术研究

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