线宽窄化的高功率内腔式简并PPMgLN OPO

高功率、窄线宽2μm激光不仅在医学、光通讯、遥感和雷达等方面有重要的应用前景，而且是中红外参量晶体砷化镓和磷锗锌的优良泵浦源。目前对3～5μm波段中红外激光有着迫切的军事需求。诸多研究表明，1μm激光泵浦的线宽窄化的准相位匹配简并OPO是产生高功率、窄线宽2μm激光的有效方法之一。此类OPO之前采用的主要是腔外泵浦的方式。在本工作中，我们以工艺成熟的1μm Nd:YAG激光器为泵浦源，采用腔内泵浦简并PPMgLN OPO的方法，产生窄线宽、高功率和高光束质量的2μm激光。拟采用体光栅作为输出镜，在实现线宽窄化的同时保持准相位匹配技术的高效优势；同时，通过谐振腔的优化设计与热效应的补偿提高参量激光的光束质量和功率。本工作首次把采用体光栅为输出镜的简并准相位匹配OPO置于铷离子激光器内，实现窄线宽的2μm激光输出，力争在输出功率和光束质量两方面有所突破。

高功率、窄线宽2μm 激光不仅在医学、遥感等领域有重要的应用前景，而且是中红外参量晶体磷锗锌（ZGP）的优良泵浦源。本研究探索了利用工艺成熟的1μm Nd激光器泵浦以体光栅（VBG）为输出镜的简并氧化镁掺杂的周期极化铌酸锂（PPMgLN）光学参量振荡器（OPO）产生高亮度窄线宽2μm激光的新方案。获得创新性成果有：（1）提出了Nd:YAG激光器的工作腔热透镜模型，解释了特殊区域与功率回线出现的原因，并获得了功率波动小于0.6%的10W切向偏振光；（2）利用Nd:YAG泵浦内腔式PPMgLN OPO获得了高功率（>15W）、高光束质量（M2<3）和窄线宽（<2nm）的2μm激光；（3）利用Nd:YVO4泵浦VBG PPMgLN OPO在简并点附近获得了高效率(>50%)、高光束质量（M2<2）和窄线宽（<2nm）的2μm激光。