论文部分内容阅读
全固态皮秒激光器广泛的应用在医疗、微加工、国防和科研等方面。而将全固态皮秒激光器与固体拉曼频移技术结合的全固态皮秒拉曼激光器，大大的扩展了波段范围，并且能够实现多波长同时输出，可以满足一些特定方面的需求，例如多光谱探测、光电对抗、多波长通信等。本论文针对多波长新型波段拉曼激光器的需求，开展了可见光-近红外波段多波长全固态皮秒拉曼激光技术研究，并优选了4种拉曼晶体，最终获得了覆盖400nm-2100nm的多波长皮秒拉曼激光输出，取得的主要成果如下: 1.基于30ps的1064nm激光源，采用单通泵浦结构设计，结合泵光整形技术、功率密度优化以及晶体参数优化分别对YVO4、KGd(WO4)2(KGW)、BaWO4、Diamond四种晶体进行了近红外波段的多波长皮秒拉曼激光技术研究。(1)对于BaWO4晶体，获得了最高4阶斯托克斯光(1183nm、1328nm、1510nm、1757nm)和3阶反斯托克斯光(971nm、892nm、824nm)。(2)Ng-cut KGd(WO4)2晶体，获得了最高5阶斯托克斯光(1177nm、1317nm、1494nm、1726nm、2044nm)和3阶反斯托克斯光(972nm、892nm、826nm)，是国际上该晶体在1064nm泵浦时的最高阶斯托克斯光输出。(3)c-cut YVO4晶体，获得了最高5阶斯托克斯光(1175nm、1312nm、1486nm、1713nm、and2022nm)和2阶反斯托克斯光(972nm、894nm)，是国际上利用该晶体在1064nm泵浦时获得的最高阶斯托克斯光输出。实验获得的多波长拉曼输出能量最大为2.77mJ，对应的光光转换效率为35.7％。受激拉曼散射的最大转换效率为38.2％。 2.基于～21ps的532nm激光源，采用单通泵浦结构设计，结合泵光整形技术，功率密度优化以及晶体参数优化，分别对YVO4、KGW、BaWO4、Diamond四种晶体进行了可见波段的多波长皮秒拉曼激光技术研究。(1)a-cut BaWO4，在928cm-1的拉曼频移处获得了4阶斯托克斯光(560nm、590nm、625nm、663nm)和3阶反斯托克斯光(508nm、486nm、466nm)，同时在泵浦光、928cm-1频移的1阶和2阶以及1阶反斯托克斯光处获得了332cm-1拉曼频移的1阶斯托克斯光（493nm、516nm、542nm、571nm），共获得了多达11个波长的多波长拉曼输出，是国际上利用BaWO4晶体实现的最多波长同时输出。(2)Ng-cut KGW晶体，获得了5阶斯托克斯光(559nm、588nm、621nm、658nm、700nm)和4阶反斯托克斯光(508nm、486nm、465nm、446nm)，覆盖蓝、绿、黄、红波段皮秒光源，亦是国际上利用KGW晶体获得的最高阶斯托克斯光输出。(3)c-cut YVO4晶体，获得了最高4阶斯托克斯光(559nm、588nm、620nm、656nm)和2阶反斯托克斯光(507nm、486nm)，覆盖蓝、绿、黄、红波段。(4)Diamond晶体，获得了3阶斯托克斯光(573nm、620nm、676nm)和2阶反斯托克斯光(497nm、466nm)。实验测量了Diamond晶体的拉曼阈值，并得到Diamond晶体在532nm泵浦时的皮秒拉曼增益系数为18.99cm/GW。当泵浦脉冲能量为4.58mJ时，获得的最大拉曼输出能量为0.522mJ，对应的光光转换效率为11.4％。当泵浦脉冲能量为2.65mJ时，受激拉曼散射的整体转换效率最大为15.8％。