（光学专业论文）全固态多波长激光特性研究.pdf

山东师范大学博士学位论文 全固态多波长激光特性研究 中文摘要 二极管泵浦的全固态激光器( d p s s l ) 与传统的激光器相比具有效率高、结构 紧凑、稳定性好、光束质量好、寿命长等优点。随着大功率l d 输出功率不断提高， 新型激光晶体、非线性晶体以及使用准相位匹配方式的光学超晶格材料的不断研究 开发、频率变换技术的日臻成熟，全固态激光器成为激光器的主流发展方向。同时 输出两种或多个波长的全固态激光器在干涉彩虹全息、精细激光光谱、差分吸收激 光雷达( d i a l ) 、原子和分子的多光子分步电离、非线性频率变换、激光医学、激 光显示、彩色打印、光电对抗战等领域具有广阔的应用前景，近年来成为激光领域 研究的热点之一。全固态紫外相干光源在超高密度光驱、精密材料加工、紫外固化、 光刻、光印刷、医疗、光谱分析和科学研究等领域有广泛的应用前景，近年来也引 起人们极大的关注。 本论文分别从理论和实验两方面研究了l d 端面泵浦n d ：w 0 4 晶体1 3 4 2 n m 和 1 0 6 4 n m 连续波和声光调q 双波长激光输出特性；研究了l d 侧面泵浦n d ：y a g 晶体 1 3 1 9 i u n 和1 0 6 4 胁双波长间歇振荡激光输出特性；实现了以双结构钽酸锂光学超晶 格( p p l t ) 为变频晶体的全固态4 1 1 m 和6 7 l 衄的紫一红双色激光输出；研究了 l d 端面泵浦n d ：y v 0 4 晶体1 3 4 2 l 姗四倍频紫外激光的输出特性。论文主要研究工 作包括： 1 理论研究了激光晶体热效应引起的热致衍射损耗随泵浦功率、泵浦光焦点位 置及腔模尺寸的变化关系；考虑到端面泵浦光和腔内双波长振荡光场的空间分布， 给出了描述理想四能级系统连续波双波长激光运转的速率方程模型，根据该模型推 导出一定泵浦条件下实现双波长输出时，双波长输出耦合率之间的关系。分析了泵 浦光焦点位置对双波长增益竞争的影响及不同泵浦功率下双波长激光的输入输出特 性。分别采用两镜腔和三镜腔结构实现了l d 端面泵浦n d ：y v 0 4 晶体1 0 6 4 n m 和 1 3 4 2 呦连续波双波长激光输出，同时利用连续波双波长激光运转的空间速率方程模 型对实验结果进行了理论模拟。 2 在考虑到热致衍射损耗及声光开关时间对双波长调q 脉冲性能影响的基础 山东师范大学博士学位论文 上，给出了描述l d 泵浦调q 双波长激光运转速率方程模型。分别采用两镜腔和三 镜腔结构实现了l d 端面泵浦n d ：y v 0 4 晶体声光调q1 0 6 4 i 姗和1 3 4 2 r l r i l 双波长激 光运转；测量了一定重复频率下，双波长输出的平均功率、脉冲宽度、脉冲| 自j 隔随 泵浦功率的变化关系及双波长输出平均功率与泵浦光焦点位置的关系；同时利用声 光调q 双波长速率方程模型对实验结果进行了理论模拟。 3 提出了一种间歇振荡技术，采用一个泵浦源、y 型谐振腔、一块增益介质和 两声光开关，有效分配上能级受激反转粒子数，避免两振荡谱线间的竞争效应，实 现稳定的双波长基频输出。该技术通过控制两声光之间的开关延迟时间来实现双波 长间歇振荡，而且延迟时间连续可调，可通过调节延迟时间来控制双波长激光功率 输出比。在实验上实现了l d 侧面泵浦n d ：y a g 晶体双波长间歇振荡稳定激光输出， 测量了一定重复频率和泵浦功率下，双波长输出的平均功率、脉冲宽度随延迟时间 的变化关系；根据激光器的速率方程理论，提出了四能级系统的间歇振荡双波长激 光运转的速率方程模型，同时利用该模型对实验结果进行了理论模拟。 4 根据光动力疗法诊治肿瘤的原理，提出了一种以双结构p p l t 为变频晶体， 实现4 1 1 m n 和6 7 1 咖紫一红双色全固态激光技术方案。利用双l d 泵浦两块n d ： y v o 。晶体产生1 0 6 4 m 和1 3 4 2 姗双波长同时振荡，在此基础上，利用室温极化的 级联结构、多通道的p p l t 光学超晶格实现准位相匹配，实现了4 1 1n n l 和6 7 l i u n 紫 一红双色激光输出。 5 分析了各种非线性紫外晶体的基本特性，比较了其优缺点，实验研究了l d 端面泵浦n d ：y v 0 4 晶体1 3 4 2 n m 连续及准连续运转激光输出特性；实验研究了l d 端面 泵浦n d ：y v 0 4 晶体声光调q 、k t p 腔内倍频6 7 l m 激光输出特性，并在此基础上分 别采用b b o 和l b o 晶体为腔外四倍频晶体，实现了1 3 4 2 啪激光四倍频3 3 5 5 砌紫外 激光输出：对比研究了b b o 、l b o 晶体用于1 3 4 2 m n 四倍频时的晶体特性，在吸收功 率6 3 w ，声光重复频率1 0 k h z 时，采用l b o 晶体和b b o 晶体作为四倍频晶体分别获 得3 5 m w 和6 3 m w 紫外激光输出。 6 总结了目前实现全固态红绿蓝三基色激光同时输出的途径和主要进展，提出 了一种以全固态双波长间歇振荡激光器为基频光源，以光学超晶格材料或块状材料 为变频晶体的实现高功率、稳定红绿蓝三基色乃至白光输出的新方案。 关键词：全固念，双波长激光，间歇振荡，p p l t ，b b o ，l b o ，3 3 5 5 姗 分类号：0 4 3 7 山东师范大学博士学位论文 s t u d y o nc h ar a c t e r i s t i c so fa u s o l i d s t a t em u l t i - w a v e l e n g t hl a s e r a b s t r a c t c o m p a r e dw i m 仃a d i t i o n a ll a s e r s ，d i o d e 巾u m p e ds o l i d - s t a t el a s e r s ( d p s s l ) h a v e o b v ，o u sa d v a n t a g e si n c l u d i i l gs i m p l i c i 饥h i 曲e 伍c i e n c y c o m p a c 协e s s ，h i 曲s t a b i l i t y ，h i g h b e a mq u a l i t ya n dl o n gl i f e t i m e w i mt h ed e v e l o p m e mo fh i g hp o w e rl a s e rd i o d e ，r l e w l a s e rc r ) ，s t a l s ，n o n l i n e a ro p t i c a lc r y s t a l s ，o p t i c a ls u p e r l a n i c ew i t hq u a s i p h a s e m a c ha 1 1 d t 1 1 em a m r a t i o no fo p t i c a l 行e q u e n c yc o n v e r s i o nt e c h n o i o g ya l l - s o l i d - s t a t el a s e rh 2 l sb e c o m e ac e n t r a lo ff o c u si nt h ef i e l do fl a s e r s i m u l t a n e o u se m i s s i o na tm u l t i p l ew a v e l e n g t h s c 印a b l ef b mo n es i n g l el a s e rc r y s t a lh a sb e e no fi n t e r e s tf o ri t ss p e c i a lp r o p e r t i e sa n dt h e p r a c t i c a la p p l i c a t i o ni nv a r i o u sf i e l d s ，s u c ha sr e s o n a n c eh o l o 伊a p h i ci m e r f e r o m e t e r ， p r e c i s i o nl a s e rs p e c 臼_ o s c o p y ， l i d a r ，m u l t i p h o t o nd i s s o c i a t i o no fm 0 1 e c u l e s ， i s o t o p e s e p a r a t i o n ，n o n l i n e a ro p t i c a l 盘e q u e n c yc o n v e r s i o n ，m e d i c a la p p i i c a t i o n s ，1 a s e rd i s p i a ya n d m i l i t a l y a l l s o l i d s 协t eu l t r a v i o l e tl a s e r sh a v e 谢d e 印p l i c a t i o n si nt h ef i e l d ss u c ha s o p t i c a ld a t as t o r a g e ，p r e c i s em a t e r i a l sm a k i n g ，m 0 1 df a b r i c a t i o n ，o p t i c a lp r i n t i n g ，m e d i c a l t i e a t m e n t ，s p e c t r o s c o p i ca n a l y s i sa 1 1 ds c i e n t i f i cr e s e a r c ha 1 1 da l s oh a v eb e e np a i dm u c h a n e n t i o no n i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，t h ep e r f o m a n c eo fad u a l w a v e l e n 舒hc o n t i n u o u sw a v e ( c w ) d i o d e - e n d p u i l l p e dn d ：w 0 4l a s e rt h a tg e n e r a t e ss i m u l t a i l e o u s l a l s e ra c t i o na tt h e w a v e l e 蟛h s 10 6 4 i u l la n dl3 4 2 i l i i ll 娜b e e ni n v e s t i g a t e d 行o mb o t hm e o r e t i c a la n d e x p e r i m e m a lw a y s t h e 咖d yo nt l l ed i o d e e n d p u m p e dn d ：y v 0 4a c o u s t o o p t i c a l q - s w i t c h ( a o ) d u a l w a v e l e n g t hl a s e ra t13 4 2 n ma n d10 6 4 n mh a sb e e nc a r r i e do u t t h e r e s u l t so fr e s e a r c ho na ni n t e n n i t t e n to s c i l l a t i o nd u a l - w a v e l e n g 也d i o d e s i d e p u m p e d n d ：1 y a gl a s e ro p e r a t e da t13l9 眦a n d10 6 4 n mh a sb e e np r e s e i l t b yu s i n gas i n g l e p 耐o d i c a l l yp 0 1 e dl i t a 0 3 ( p p l t ) ，c a s c a d e ds t m c t u r es u p e r l a t t i c ea st h e 疗e q u e n c y c o n v e r s i o nm a t e r i a l ，a na l l s o l i d s t a t eu v ( 4 ll n m ) a n dr e d ( 6 7 1 m ) d u a l - c o l o rl a s e rh a s b e e ns e tu p t h e 叩e r a t i n gc h a r a c t e r i s t i co f ac o m p a c t3 3 5 5 n ms o u r c eb a s e do n e q u e n c y q u a d r u p l i n go fad i o d e e n d p u m p e dq - s w i t c h e dn d ：y v 0 4l a s e ra t 13 4 2 眦h a sb e e n 山东师范大学博士学位论文 s t u d i e d t h em a i nc o n t e n to f 也i sd i s s e r t a t i o ni n c l u d e s ： 1 t h et h e o r e t i c a ld e p e n d e n c eo ft h er e l a t i v et h e n n a l l yi n d u c e dd i f f r a c t i o nl o s s a r i s i n gf r o mt h e m a le f f e c to fm el a s e rc r y s t a lo nt h ea b s o r b e dp u m pp o w e r ，f o c u s p o s i t i o n o fp u m p i n gl i g h ta i l dt h eb e 锄w a i s to ft h el a s e rc a v i t ym o d eh a sb e e n i n v e s t i g a t e d c o n s i d e r i n g t h e s p a t i a l v 撕a t i o no fb o 出t h ep 班n pr a t ea n dt h e d u a l w a v e l e n g t hc a v i t yf i e l d ，ar a t ee q u a t i o nm o d e ld e s 嘶b i n ga ni d e a lf o u r l e v e l l a s e r t h a tg e n e r a t e sc wd u a l w a v e l e n 舒hs i m u l t a n e o u sl a s e ra c t i o nh a sb e e ne s t a b l i s h e d 0 nt 1 1 e b a s i so fm es p a c e - d e p e n d e n tr a t ee q u a t i o na 1 1 a l y s i s ，t h eo u t p u tc o u p l i n gr a t ef o r 九la sm e 如n c t i o no ft h eo u t p u tc o u p l i n gr a t ef o r 砣h a sb e e nd e r i v e dw h e n 也el a s e rw a so p e r a t i o n a td u a l - w a _ v e l e n g t hu n d e rg i v e np u n l p i n gc o n d i t i o n t h ei n f l u e n c e so ft h ef o c u sp o s i t i o n o fp u m p i n gl i g h to nt h ec o m p e t i t i v ea b i l i t yo ft h ed u a l w a v e l e n 舀ha n dt 1 1 ep e r f o 衄a n c eo f t h ed u a l - w a v e l e n 垂hl a s e ra td i f f e r e mp u m pl e v e lh a v eb e e ns t u d i e d ad u a l w a v e l e n g t h c wd i o d e e n d - p u m p e dn d ：y v 0 4l a s e rt h a tg e n e r a t e ss i m u l t a n e o u sl a s e ra c t i o na tt h e w a v e l e n 垂h s10 6 4 n ma 1 1 d13 4 2 n mb yu s eo fa 似。一m i 盯o rc a v i t ya n da t h i e e m i r r o rc a v i t y h a sb e e ns e tu 弘r e s p e c t i v e l y u s i n g 也es p a c e d e p e n d e n tr a t ee q u a t i o n s ，t h es i m u l a t i o n s a b o u tt h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t sh a v eb e e np e r f o m l e d 2 c o n s i d e r i n gt h ei n n u e n c e so ft h et l l e n n a l l yi n d u c e dd i 倚a c t i o n l o s s e sa n dt h e t u m o 行t i m eo fa oq s w i t c ho nt h ed u a l w a v e l e n 舀hp u l s e ，ar a t ee q u a t i o nm o d e l d e s c r i b i n gt h ea c t i v e l yq - 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w a v e l e n g t l lw a se a s i l yo b t a i n e d t h et e c h n i q u ei s i v 山东师范大学博士学位论文 t oa c l l i e v ed u a l w a v e l e n g t l li n t e r m i t t e n to s c i l l a t i o nb yc o n t r o l l i n gt h ed e l a yt i m eo ft l l e a o - 2r e l a t i n gt 0m ea o - 1 b e c a u s et h ed e l a yt i m eo ft h eq - s w i t c hc a i lb ea d j u s t e d c o n t i n u o u s l y ，s ot h er a t i oo fm eo u t p u tp o w e rf o r 铆ow a v e l e n g 也sc a nb ec o n t r o l l e db y a d ju s t i n gt h ed e l a yt i m e a ni n t e m l i t t e mo s c i l l a t i o nd u a l w a v e i e n g t 1d i o d es i d e p u m p e d n d ：y a gl a l s e r h a sb e e ns e tu pa 1 1 dt 1 1 ed e p e n d e n c eo f 也ea v e r a g eo u t p u tp o w e r ，t h ep u l s e w i d 也o fm ed u a l w a v e l e n g t ho nm ed e l a yt i m eh a v eb e e nm e a s u r e da tg i v e nr e p e t i t i o n r a t e sa 1 1 dp 啪pp o 、er b a s i n go nt h er a t ee q u a t i o n st l l e o r y ，t l l er a t ee q u a t i o n sm o d e lo f t h ei n t e m i n e n to s c i l l a t i o nd u a l - 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w a v e l e n g mo p e r a t i o na t10 6 4ma j l d13 4 2 姗w i t ht h eo p t i m a l s p a t i a lo v e r l 印 w a sa c h i e v e db yu s i n g 僦。 舶e r - c o u p l e dl a s e r d i o d e sp u m p i n gt w o n d ：y v 0 4c r y s t a l s ，t h e ns i m u n a n e o u sg e n e r a t i o no f r e da t6 7 1m a i l du va t4 1 lm h a s b e e nr e a l i z e db a s i n go n s i n g l e - p a s sq u a s i p h a s e m a t c h e d( q p m )s e c o n dh a m l o n i c g e n e r a t i o n ( s h g ) a n ds u m - f r e q u e n c ym i x i n g ( s f g ) p r o c e s s e si nt h ep p l t 5 t h ep r o p e r r t i e so fs e v e r a lu l t r a v i o l e tn o n l i n e a ro p t i c a lc 巧s t a lm a t e r i a l sh a v eb e e n s y s t e m a t i c a l l ya n a l y z e d t h ee x p e 痂m e m a ls t u d i e s o nt h ec wa n dq c wo p e r a t i n g c h a r a c t e r i s t i c so ft h ed i o d e e n d p u m p e dn d ：y v 0 413 4 2 n m1 a s e rh a sb e e nc a r r i e do u t b y u s i n gk t pc 叫s t a l a s i n t r a c a v i t yf r e q u e n c yd o u b l i n gc r ) ，g t a l ，t h ep e r f b r m a n c eo fa d i o d e - e n d p 眦l p e dq s w i t c h e dn d ：w 0 4 6 71n ml a s e rh a sb e e n e x p e r i m e n t a 王l y i n v e s t i g a t e d ，t h e nl b 0 ( b b 0 ) c 巧s t a lw a se x p l o i t e df o rt h es u b s e q u e n te x t e m a lf - o u r t h h a r m o n i cg e n e r a t i o n ( f h g ) a n dt h eu vo u t p u ta t3 3 5 5 n mw a so b t a i n 粤ac o m p a r a t i v e s t u d yo fl b o a n db b oc r y s t a lf o rf h gh a sb e e nc o n d u c t e d w 池a6 1 3w o fa b s o r b e d p 硼叩p o w e ra n d1ok h zo f 厅e q u e n c yr e p e t i t i o nr a t e s ，t h eu vo u t p u tp o w e ro f35 m w a n d 6 3 m wh a v eb e e no b t a i n e db yu s i n gl b oa i l db b 0 a s 行e q u e n c yq u a d m p l i n gn o n l i n e a r v 山东师范大学博士学位论文 c r y s t a l ，r e s p e c t i v e l y 6 t h em e t l l o d so fa c h i e v i n gr e d ，伊e e na r l db l u el a s e ro u t p u ts i m u l t a l l e o u s l ya 1 1 dt h e m a i nd e v e l o p m e n th 蜀l v eb e e ns u i 姗a r i z e d an e wm e t h o da c h i e v i n gh i g hp o w e ra n d s t a b l er e d ，g r e e n ，b l u es i m u l t a n e o u so u t p u ta n ds oa st ow h i t e1 i g h to u t p u tb yu s i n g 锄 a l l s o l i d - s t a t ei n t e m i t t e n to s c i l l a t i o nd u a l w a v e l e n 舒hl a s e ra s 凡n d a m e n tl i 曲t sa n du s i n g o p t i c a ls u p e r l a t t i c eo rn o n l i n e a ro p t i c a lc r y s t a j2 l st h e 丘e q u e n c yc o n v e r s i o nm a t e r i a lh a s b e e np r o p o s e d k e yw o r d s ：a l l s o l i d s t a t e ，d u a l - w a v e l e n 啦l a s e r i n t e n n i t t e n to s c i l l a t i o n ，p p l t ， b b o ，l b o ，3 3 5 5 啪 c l cn u m b e r ：0 4 3 7 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得( 注：如没有其 他需要特别声明的，本栏可空) 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签名：范磊酌 导师签字： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解堂撞有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授 权堂撞可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本 授权书) 学位论文作者签名：彩两南 导师签字： 签字f 1 期：2 0 0 8 年4 月8 日签字日期：2 0 0 8 年4 月8 同 山东师范大学博士学位论文 1 1 引言 第一章导论 激光是近代科学史上最伟大的发明之一。自1 9 5 8 年肖洛( a s c h a w l o w ) 和汤 斯( c t o 、n e s ) 首篇描述光频下产生激光作用条件的论文【1 】以及1 9 6 0 年梅曼( t m a i m a l l ) 【2 】的第一台红宝石激光器诞生以来，激光科学和激光技术的发展和应用非 常迅速。随着与其它学科和技术的融合，激光科学及其相关的技术应用研究不断走 向深入，引出许多新兴领域，如光通信、非线性光学、激光加工、激光医学、激光 监测和遥感等。其影响已经从基础科学研究逐渐深入到国防、通讯、信息、医疗卫 生、工农业生产、文化娱乐等诸多领域。另外，现代基础研究的一些重要领域，如 激光惯性( 约束) 核聚变、激光冷却、操纵原子和量子通信等都与激光密切相关， 这些领域的进展将对人类生活产生深远影响。 根据工作物质的不同，激光器可分为固体、气体、液体( 包括染料) 、半导体( l a s e r d i o d e l d ) 、化学和自由电子激光器等。其中，固体激光器具有体积小、储能高、激 发简单和可靠性高等优点，因而取得广泛应用。二极管泵浦的全固态固体激光器 ( d i o d ep u m p e ds o l i d 。s t a t el a s e r ，d p s s l ) ，集二极管激光器体积小、功率大、效率高 和固体激光器光束质量好、性能可靠、寿命长的优点于一身，成为一种结构紧凑的 新型激光器件。特别是二十世纪八十年代以来，大功率、宽调谐的二极管激光器技 术取得了重大突破，随着大功率l d 输出功率不断提高，新型激光晶体、非线性晶 体以及使用准相位匹配方式的光学超晶格材料的不断研究开发、频率变换技术的r 臻成熟，全固态激光器以它独特的优势在激光领域中独领风骚，成为激光器的主流 发展方向【3 1 。其中尤为引人注目的是高功率全固态激光器及其应用研究的新进展， 具有“罩程碑”意义的事件之一是美国劳仑兹利弗莫尔国家实验室于1 9 9 3 年研制成 功千瓦级高功率二极管泵浦n d ：y a g 激光器【制。2 0 0 2 年的l a s e r & o p t e l e c t r o n i c a l p m 酽e s s 报道了1 2 k w 连续输出的1 0 6 斗m 高功率激光器，谐振腔使用6 个n d ：y a g 圆棒串接，每根棒用多个线阵l d 侧面泵浦，激光器的电一光转换效率达到2 3 唰引， 最近几年，国外已经有上万瓦的d p l 陶瓷激光的报道。我国中科院物理所许祖彦院 士研究组先后获得了d p s s l 连续波千瓦级输出；2 0 0 6 年10 月他们获得准连续波输 出功率3 7 9 9w ，光光转换效率大于5 0 。 i 山东师范大学博士学位论文 众所周知，对于大多数固体激光器，由激光晶体的能级结构决定的其发射波长 多在近红外波段，但是采用非线性光学频率转换技术可以将输出激光波长范围大大 拓宽。通过倍频、和频及高次谐波产生等非线性频率变换技术向紫外【6 7 1 、深紫外f 8 9 1 及x 射线【l 叫方向拓展；利用倍频、和频、拉曼散射等技术在可见光范围内获得红( r ) 、 绿( g ) 、蓝( b ) 三基色和黄光( y ) 等波长；通过差频和参量下转换过程将 激光波长向中红外甚至远红外波段扩展。 1 2 双波长激光器研究状况 同时输出两种或多个波长的激光器在于涉彩虹全息、精细激光光谱、差分吸收 激光雷达( d i a l ) 、原子和分子的多光子分步电离、非线性频率变换、激光医学、 激光显示、彩色打印、光电对抗战等领域具有广阔的应用前景f 1 3 1 4 】。虽然气体激光 器由于能级较多、非均匀加宽等原因较易获得多波长激光输出，但相比较而言，固 体双波长激光器更为重要，因为它结构紧凑、小型化，可以提供更大的输出能量， 而且其覆盖的波段尤为重要。近年来，全固态双波长激光器成为国际上一个较为热 门的研究课题。 早在1 9 9 0 年，文献【l 弘0 7 】就提出了实现双( 多) 波长同时振荡的阂值平衡条件，比 较了几种掺n d 离子激光晶体的在灯泵浦下产生连续和准连续双波长振荡的可能性。 文献【1 8 】以四能级系统的钛宝石激光器为例，提出双波长激光器的双下能级的“准四能 级”速率方程模型，文献【1 9 l 报道了考虑到空间烧孔效应的双波长速率方程模型，通过 控制双波长输出耦合率的相对大小实现双波长运转。文献【2 0 】报道了考虑到空间烧孔 效应的单纵模双波长速率方程模型，讨论了单波长运转激光器阈值和双波长运转激 光器阈值的关系。2 0 0 0 年，文献【2 l 】提出了采用l d 泵浦时实现连续双波长运转的同 阈值振荡条件，提出采用三镜腔结构将有利于实现稳定双波长激光输出，并采用l d 端面泵浦n d ：w 0 4 晶体三镜腔结构在最大输入功率1 2 4 w 时得到1 1 w 的1 0 6 4 姗 和2 4 w 的1 3 4 2 m 的连续双波长输出。对于调q 运转双波长激光器，为获得双波长 脉冲最佳的时间和空间重叠，文献2 2 1 提出了一种y 型腔结构的n d ：y a g 双波长激光 器，并提出了理想四能级系统的双波长速率方程模型，该腔结构通过调节两波长q 丌关的打开时间来获得双波长脉冲最佳的时间和空间重叠。文献阻2 4 】提出根据激光 发射谱线的受激发射截面大小来调节发射波长的腔长之比，以实现双波长脉冲最佳 2 山东师范大学博士学位论文 的时间和空问重叠。文献1 2 5 j 则针对增益介质n d ：y m 0 3 受激发射的偏振特性提出采用 两镜腔结构并在腔内插入l 4 波片偏振旋光片，使1 0 7 9 5 衄波长每隔一次往返增益 一次，而受激发射截面较小的1 3 4 1 4 m 波长每次往返都增益一次来实现双波长脉冲 较佳的时间和空间重叠。在实验上，文献【2 6 】对灯泵n d ：y ：f c 心双波长激光器进行了实 验研究，对应1 3 4 1 m 和1 0 7 9 嫩得到脉冲能量分别为3 7 l j 和1 3 9 j 。转换效率为 1 2 9 和0 4 8 。文献f 2 7 1 报道了n d ：y a g 双波长激光器最大输出总能量为1 4 5 5 j ，对 应于1 0 6 4 n m 和1 3 1 8 i h n 能量转换效率分别为o 3 1 和0 4 5 ，脉宽分别为1 5 0 峪和 2 0 0 i l s 。2 0 0 4 年，文献【2 8 】报道了l d 端面泵浦n d ：g d v 0 4 晶体在最大输入功率1 2 6 w 时得到1 8 w 的1 0 6 3 n m 和2 o w 的1 3 4 2 咖的连续双波长，输出阅值为2 4 w ；声光 调q 运转时得到重复频率为1 0 l 【h z ，1 o w 的1 0 6 3 啪和1 4 w 的1 3 4 2 i 姐，对应脉宽 为2 2 n s 和5 3 n s ，振荡阈值为4 7 w 的准连续双波长输出。2 0 0 6 年，文献【2 9 1 报道了 l d 端面泵浦n d ：y v 0 4 晶体，在最大输入功率2 4 w 时得到总的输出功率4 3 9 m w 的 1 3 8 6 n m 和1 3 4 2 姗的连续双波长输出。文献【3 0 j 报道了l d 泵浦n d ：y a g 晶体1 0 6 4 舳 和9 4 6 姗双波长脉冲激光输出，在注入功率1 4 2 w 时获得总的平均功率1 6 w 的双 波长输出，转换效率为1 1 3 。文献【3 l 】报道了l d 端面泵浦n d ：y a g 晶体1 0 6 4 衄和 9 4 6 姗双波长连续激光输出，在注入功率1 7 w 、温度2 7 3 k 时，获得总的功率5 1 2