【摘 要】
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利用晶体的非线性效应是丰富激光波长的一种常用手段。非线性效应包括二阶非线性效应（倍频、和频等）和三阶非线性效应（受激拉曼散射和布里渊散射等）。不同波长的激光器具有其独特应用,因此对产生新波长方式的探索与研究,为拓宽更广激光应用领域提供了更多的可能性。本文基于Nd:YVO4低增益跃迁（4F3/2→4I9/2）,开展了连续波单频和自拉曼蓝光激光器的研究。首先利用双折射滤波片技术获得了单频457 nm蓝
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利用晶体的非线性效应是丰富激光波长的一种常用手段。非线性效应包括二阶非线性效应（倍频、和频等）和三阶非线性效应（受激拉曼散射和布里渊散射等）。不同波长的激光器具有其独特应用,因此对产生新波长方式的探索与研究,为拓宽更广激光应用领域提供了更多的可能性。本文基于Nd:YVO4低增益跃迁（4F3/2→4I9/2）,开展了连续波单频和自拉曼蓝光激光器的研究。首先利用双折射滤波片技术获得了单频457 nm蓝光激光输出,然后实现了基于171 cm-1拉曼频移的930 nm自拉曼激光器,并采用LBO晶体进行腔内倍频实现了 465 nm蓝光输出。本文主要内容总结如下:1)总结了实现蓝光激光器的方式,并对其优缺点进行了分析和比较。2)介绍了 Nd:YVO4晶体的物理和光谱特性,并阐述了能级跃迁理论和准三能级激光器特性。3)说明了二次谐波理论、相位匹配条件和LBO晶体特性。根据受激拉曼散射过程,建立了连续波内腔式拉曼激光器模型,介绍了 a切Nd:YVO4晶体作为自拉曼介质时的特性。4)对准三能级跃迁和非线性频率变换过程进行数值分析。首先对准三能级激光器的激光阈值进行数值仿真,分析腔内损耗、晶体长度、输出透过率等参量对激光阈值的影响;然后对连续波内腔式拉曼激光器的拉曼阈值进行数值仿真,分析拉曼增益系数、基频光往返损耗、斯托克斯光往返损耗、拉曼晶体内的光斑半径等参量对拉曼阈值的影响,并对比a切Nd:YVO4的多条常见拉曼频移,通过数值分析讨论了实现基于171 cm-1频移的自拉曼激光器可能性;最后对腔内倍频准三能级激光器的倍频效率和输出功率进行了数值仿真,讨论了倍频晶体长度、功率密度、腔内损耗等参量与倍频效率和输出功率的关系。5)基于Nd:YVO4低增益跃迁（4F3/2→4I9/2）,对连续波单频蓝光激光器进行实验研究。首先叙述了双折射滤波片技术的发展和选频原理,基于琼斯矩阵对透过率曲线进行数值仿真,并分析了激光晶体的热透镜效应对激光器参数设计的影响;然后回顾了准三能级激光器的发展,并通过实验获得了 914 nm准三能级激光输出;最后综述了全固态单频蓝光激光器的发展,并基于双折射滤波片技术实现了 457nm蓝光激光的单频运转。6)基于Nd:YVO4低增益跃迁（4F3/2→4I9/2）,对连续波自拉曼及倍频蓝光激光器进行实验研究。首先理论上分析了基于a切Nd:YVO4晶体171 cm-1低增益拉曼频移实现930 nm准三能级自拉曼激光器的可行性和挑战;然后叙述了自拉曼激光器的发展,并基于171 cm-1拉曼频移实现了 15.48 mW的930 nm自拉曼激光器;最后介绍了全固态倍频拉曼激光器的发展,采用LBO作为倍频晶体,以腔内倍频自拉曼激光的方式,获得了465 nm蓝光激光输出。
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