1.06m/532nm连续波激光器装置图根据激光二极管端面泵浦固体激光器的TEM00模抽运阈值条件,要求抽运光斑半径和激光光斑半径尽可能的小,以降低阈值,提高激光器的输出效率和斜效率。实验中谐振腔的腔长被选为70mm左右,抽运光斑半径约为300m,在大抽运功率8W的情况下,晶体的热焦距约为300mm,比腔长大的多,故此时的热透镜效应并不明显。利用ABCD定理,计算了激光晶体处的腔模半径大约在410m255m范围内随激光晶体的热焦距变化而变化。
用Nd:GdVO4晶体作增益介质,腔长采用70mm,输出镜M2的透过率T分别为10和20,测量了连续波1.06m激光输出特性。给1.06m激光输出功率随注入功率的变化曲线出了连续波激光输出功率随注入功率变化的关系。由图可以看出,随着注入功率的增加,激光输出功率基本呈线性增加,没有出现饱和现象,热透镜效应不明显。在T=10、20的情况下,在8W的注入功率下分别获得了3.15W和3.04W的连续波1.06m激光输出,斜效率分别达44和47,光-光转换效率分别为40和39,晶体的阈值功率分别为0.8W和1.53W.当T=20,激光的输出功率和转换效率在整个泵浦功率范围内都低于T=10时所对应的数值。
LD抽运Nd:GdVO4/PPLT腔内倍频532nm连续波激光器PPLN具有很高的有效非线性系数。对于在波长为1m附近的倍频,PPLN的非线性系数比KTP大5倍。非线性系数的增加允许高效的单程连续波倍频在激光谐振腔外进行,这样可以直接用于倍频连续波激光输出,而不需要复杂的腔内或腔外共振倍频结构。同时,由于准相位匹配技术也会降低非线性晶体对聚焦灵敏度的要求,因此可以得到更高的转化效率。非临界匹配本征晶体的腔外倍频仅能取得8的单程倍频效率,而PPLN高达30.作为一个有良好发展前景的非线性晶体PPLN,LD抽运Nd:GdVO4/PPLN腔外倍频是获得连续波绿光激光器的有效途径。Nd:GdVO4是非常适合于二极管泵浦的激光晶体;PPLN是一种极为理想的非线性晶体,综合利用Nd:GdVO4和PPLN晶体,可得到有效的全固态连续波可见光激光。实验装置仍采用的直线腔结构,输出镜M2对1.06m的反射率为90.从既要使腔稳定,又要减小腔长以减小损耗的角度出发,选取腔长仍为70mm.
根据QPM理论,周期光学超晶格的有效非线性系数为deff=2d33sin(mD)/mm为QPM的级数。当占空比D=0.5,m=1时,deff达大值。此时,超晶格周期是=/<2n2-2n>其中是基波1064nm波长,n2和n分别是基波和二次谐波(532nm)的折射率。参考文献<7>中的Sellmeier公式,将晶格周期设为6.4m,此时相应的匹配温度在170.较高的匹配温度可消除短波长带来的光折变效应。
实验中用的PPLN样品通光长度约为20mm,厚度为0.5mm.利用室温极化技术制备。
两个端面进行了抛光处理,但没有镀膜增透膜,由于PPLN的折射率较大,没有镀膜增透膜将导致很大的衍射损耗,不适宜腔内激光倍频。对1.
064m连续波注入PPLN之前,为了得到高的功率密度,提高频率转换效率,将基波进行聚焦,用焦距5cm的透镜,将光斑压缩到60m.当基波功率为3W时,得到了26mW连续波绿光532nm输出。转换效率不太高的原因之一是PPLN没有镀增透膜、导致衍射损耗增大,从而转换效率降低。给出了绿光输出功率与抽运功率的关系绿光输出功率随注入功率的变化曲线曲线,可以看出,泵浦阈值功率为0.37W,在8W的注入功率下,单向获得连续波绿光输出26mW,未出现饱和现象。泵光功率的变化,没有观察到功率输出后不稳定现象,原因是泵光功率增大使Nd:GdVO4晶体等效为一热透镜,但Nd:GdVO4晶体的热传导性能较好,所对应的热透镜焦距大大超过腔长,使1.064m的输出较为稳定。
结论实现了LD纵向端面抽运Nd:GdVO4,实现了稳定的连续波1.06m激光运转,在8W的注入功率下获得了3.1W连续1.06m激光输出,斜效率达45.PPLN腔外倍频实现了稳定的532nm连续波单模绿色激光输出,绿光大单向输出26mW,激光输出模式为TEM00模,在30min内激光输出功率抖动小于3.由此可见,PPLN作为一种新型激光频率转换晶体不但适合与脉冲激光频率转换,而且作为连续波激光器的激光频率变换也是一个较好的选择。