《基於直接泵浦自喇曼黃光的共振泵浦鈦寶石雷射器研究》是依託天津大學，由丁欣擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於直接泵浦自喇曼黃光的共振泵浦鈦寶石雷射器研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：丁欣
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
共振泵浦技術可將量子缺陷降到最低並消除量子效率損耗，是一種可根本性解決雷射器熱效應問題的最新技術。本申請擬將共振泵浦技術套用於可調諧固體雷射器和固體雷射器非線性效應的研究，研製高功率880nmLD直接泵浦的內腔倍頻588nm黃光自喇曼Nd:YVO4雷射器並將其作為泵浦源，選用不同摻雜濃度、長度、FOM值鈦寶石晶體作為雷射介質，研究直接泵浦Nd:YVO4雷射器自喇曼非線性特性及鈦寶石晶體在其吸收譜中心右邊帶黃橙光波段泵浦下的共振泵浦特性，充分掌握共振泵浦下晶體相關參數、泵浦光特性對泵浦吸收、雷射輻射、熱沉積和非線性效應的影響，確定共振泵浦鈦寶石雷射器和自喇曼Nd:YVO4雷射器的最佳參數，建立共振泵浦鈦寶石雷射器和自喇曼Nd:YVO4雷射器的理論模型，實現高效、低熱、高光束質量共振泵浦可調諧鈦寶石雷射器運轉，為黃橙光雷射二極體共振泵浦高功率鈦寶石雷射器提供更充分的科學依據和技術準備。
結題摘要
鈦寶石晶體雷射上能級壽命隨溫度增高急劇衰減的問題是鈦寶石雷射器高功率高效運轉的最主要障礙。為克服這一缺陷，本項目採用588nm黃光替代目前常用的綠光泵浦源，降低量子虧損，從而實現減輕熱效應、提高轉換效率的有益效果。本項目圍繞這一目標開展：1、為獲得高效的588nm黃光泵浦源，採用內腔倍頻Nd:YVO4自拉曼雷射器的方案。考慮熱效應也是提高自拉曼雷射器輸出功率的主要障礙，建立適用於自拉曼雷射器的熱效應模型及速率方程並求解，得出自拉曼雷射器輸出功率和轉換效率的最佳化條件；實驗上採用880nm和914nm共振泵浦方式減輕Nd:YVO4自拉曼雷射器的熱負載，其中880nm泵浦下588nm黃光最高輸出平均功率8.59W@80kHz，光光效率23.1%，1525nm輸出平均功率5.2W@140kHz，光光效率7.0%，914nm泵浦下1525nm輸出2.58W@100kHz，光光效率16.4%，並討論了自拉曼雷射器輸出功率曲線上出現凹陷現象的原因。2、為實現鈦寶石雷射器高效運轉，討論鈦寶石晶體參數對應的泵浦吸收和固有損耗變化對雷射器轉換效率的影響，分析不同泵浦波長即熱負載比下晶體內的溫度分布；求解脈衝泵浦鈦寶石雷射器速率方程，得到雷射器功率效率最佳化條件。實驗方面，分別採用588nm和532nm泵浦源搭建寬光譜輸出和稜鏡調諧的鈦寶石雷射器。實驗中脈衝重複頻率40kHz時，5.55W黃光泵浦下鈦寶石雷射器輸出平均功率1.16W，光光效率20.9%，相對4.51W吸收泵浦功率的轉換效率25.7%，相同實驗條件下532nm綠光泵浦的光光效率為17.9%，驗證了通過588nm黃光共振泵浦鈦寶石雷射器提高雷射效率的可行性。項目執行過程中共發表期刊論文12篇，其中SCI收錄8篇，EI收錄4篇，發明專利授權6項，申請中5項。培養出站博士後1名，畢業博士生2名，其中1名獲得天津市優秀博士論文獎，在讀博士生3名。
