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被动调 Q 拉曼微片激光器(passively Q-switched Raman microchip laser,PQSRML)不仅能够扩展现有激光光谱范围,获得由激光增益介质不能直接获得的激光波长,并且基于其腔内强基频光光场还能够同时激发多个波长拉曼光振荡输出。本文首先介绍了 PQSRML的课题背景和潜在应用前景,介绍了多波长激光器的实现方法,提出在被动调Q激光腔内同时利用YVO4晶体中的多个拉曼频移实现多波长拉曼激光来满足太赫兹波等领域的应用需求,介绍了 PQSRML的研究进展。获得高效拉曼激光输出的关键在于激发强度和拉曼介质的选择。掺Nd3+晶体作为激光增益介质具有较长荧光寿命和较窄荧光谱线,结合直接泵浦方式和被动调Q技术可为拉曼光提供高效稳定的高峰值功率基频光。拉曼晶体YVO4拥有890 cm-1 816 cm-1 259 cn-1等多个拉曼频移峰,可极大扩充Nd3+激光器的输出激光光谱范围。本文提出了一种脉冲同步的1164.4 nm和1174.7 nm双波长Nd:GdVO4/Cr4+:YAG/YVO4 PQSRML的实现方法。采用880 nm光纤耦合LD泵浦Nd:GdV04晶体产生1063 nm基频光,使用Cr4+:YAG作为被动调Q开关,通过腔内YVO4晶体的890 cm-1和816 cm-1频移将基频光分别转换到了 1164.4 nm和1174.7nm拉曼光。不同泵浦功率下的双波长拉曼激光脉冲序列稳定,且双波长的光谱强度保持相当。系统地研究了 Cr4+:YAG晶体的初始透过率(T0)对双波长拉曼激光器输出激光性能的影响。当T0=85%时获得的双波长拉曼激光脉冲的重复频率最高达138.5 kHz;而当T0=70%时,拉曼光脉冲宽度则缩短到了 825 ps,峰值功率达到1 kW以上。该小型化被动调Q拉曼微片激光器输出的1164.4 nm和1174.7 nm双波长拉曼激光脉冲序列稳定,可用作太赫兹波生成等领域中十分灵活的稳定双波长激光脉冲源。与Nd:GdVO4相比,Nd:YAG在0.88μm处具有更宽的吸收谱线,上能级寿命更长,有利于调Q脉冲能量的提升。本文采用885 nm光纤耦合LD泵浦Nd:YAG/Cr4+:YAG/YVO4 PQSRML,实现了对 1064.6 nm 基频光的 259 cm-1 三阶级联拉曼频移、816 cm-1和890 cm-1的二阶级联拉曼频移。获得的拉曼光波长有1095 nm、1127 nm、1161 nm、1166 nm、1176 nm、1213 nm 以及光谱强度较微弱的 1288 nm、1301 nm、1314 nm,证明了 LD 泵浦的 Nd:YAG/Cr4+:YAG/YVO4 PQSRML能够极大拓展掺Nd3+离子激光器的光谱范围。在Nd:YAG晶体厚度为2 mm,Cr4+:YAG的T0=80%,YVO4晶体长度为2 mm的情形下,Nd:YAG/Cr4+:YAG/YVO4 PQSRML输出拉曼光脉冲宽度缩短到了 635 ps,峰值功率提高到6.9 kW,重复频率为11.2 kHz;当使用Nd:YAG厚度为3mm、Cr4+:YAG T0=80%的Nd:YAG/Cr4+:YAG复合晶体作为工作物质,在YVO4晶体长度依旧为2 mm的情况下,脉冲宽度为663 ps,峰值功率为6.0 kW,重复频率则提高到了18.7 kHz。使用相同参数的Nd:YAG/Cr4+:YAG复合晶体,当YVO4晶体长度为3mm时,脉冲宽度为1.01 ns,峰值功率为4.2 kW,重复频率为19 kHz。通过优化增益晶体和拉曼晶体长度,结合键合技术,进一步提高了 PQSRML输出拉曼光脉冲的性能。