介穩腔內雷射偏振可塑性實驗及機理研究

《介穩腔內雷射偏振可塑性實驗及機理研究》是依託華僑大學，由莊鳳江擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：介穩腔內雷射偏振可塑性實驗及機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：莊鳳江
• 依託單位：華僑大學

項目摘要

軸對稱偏振雷射是現今雷射器件研究的主要熱點之一。其獨特的偏振特性和潛在的套用價值，已經引起了研究人員的廣泛關注。為了獲得高效高穩定性的可控偏振光，有效地處理全固態雷射器件熱效應和諧振腔設計成為一個亟待解決的關鍵物理問題。本項目將採用介穩腔結構，藉助其優異的模式選擇能力探索實現偏振態之間切換的有效方法，揭示介穩腔內雷射偏振可塑性機理。此外，為緩解熱效應和偏振退化，採用板條結構雷射晶體和4f泵浦系統，探索有效的熱管理技術。由於腔內的多重物理耦合效應引起子午面和弧矢面的穩定性的差異，TE波和TM波被分離和提取獲得特定的雷射偏振態。改進熱控制、泵浦系統和諧振腔等因素，獲得穩定可控的軸對稱偏振雷射，為新型固態雷射器件的發展作出貢獻。

結題摘要

現今，雷射器的偏振特性及其潛在的套用價值日益受到研究人員的廣泛關注。在全固態雷射器件中，合理有效地解決熱效應問題和諧振腔設計成為獲得高效高穩定性的可控偏振雷射的重要環節。本項目設計高效受激拉曼轉化的Z型諧振腔結構和側面泵浦結構，在聲光調製下獲得線偏振Nd:YAG/YVO4雷射。實驗結果表明YVO4晶體的非對稱受激拉曼增益是獲得均一雷射線偏振態的機理，給出高效穩定線偏振雷射的一種獲得途徑。經過YVO4的受激拉曼效應可獲得穩定的線偏振拉曼雷射，其偏振比約為10.4dB。這是由於YVO4晶體屬四方晶系，其拉曼效應在//C和⊥C的兩個方向產生了各向異性，線偏振方向則平行於c軸。獲得最大的一階斯托克斯1175nm雷射輸出功率為1.8W。另一方面，為緩解熱效應和偏振退化，採用塊狀和板條結構Yb:YAG雷射晶體，探索有效的熱管理和雙波長雷射輸出技術。基於Yb:YAG雙波長雷射振盪閾值的理論,實驗研究獲得了連續雙波長雷射輸出。實驗中，採用10%、15%和20%的輸出耦合鏡，分別實現了單波長和雙波長雷射輸出，在最高泵浦功率為20W時，輸出耦合率分別為10%、20%，最高獲得3.94W的1050nm雷射和3.40W的1030nm雷射，對應的光光轉換效率分別為19.7%和17.0%；當輸出耦合率為15%、泵浦功率為11.7W時，獲得0.79W的雙波長雷射，對應的光光轉換效率為6.8%。當1030nm雷射功率為3.0W時，30min內輸出功率RMS穩定性優於1%。全固態的線偏振雷射及雙波長雷射在雷射通信、高精度感測、非線性光學頻率變換、光束合成等領域有重要的套用價值。