### 1.3 μm Nd:YAG脉冲激光器的研究与实验
#### 一、研究背景与目的
Nd:YAG（钕:钇铝石榴石）激光器因其高效稳定的特点，在工业加工、医疗设备、科研等多个领域得到广泛应用。传统的Nd:YAG激光器主要工作在1.06 μm波长，为了拓宽其应用范围，本研究着眼于1.3 μm波长的激光输出。1.3 μm波长相较于1.06 μm波长，在某些领域具有更高的适用性，例如在生物医学领域的应用更为广泛。
#### 二、实验原理与方法
##### 1. 四能级系统理论基础
Nd:YAG激光器的工作基于四能级系统，即从基态跃迁至激发态，再通过非辐射跃迁至亚稳态，最后通过辐射跃迁回到基态并释放出激光。本研究中涉及的4F3/2 → 4I13/2跃迁对应的就是1.3 μm波长的激光输出。
##### 2. 抑制1.06 μm激光振荡
由于1.06 μm波长的激光强度在室温下通常高于1.3 μm波长，因此实验中需要采取措施抑制1.06 μm激光的振荡，以确保1.3 μm激光的输出。实验中采用了特定的反射镜作为谐振腔镜片，这种反射镜对于1.06 μm波长的激光有较高的损耗，而对于1.3 μm波长的激光则有较低的损耗，从而实现1.3 μm激光的振荡输出。
##### 3. 实验装置介绍
- **激光介质**：实验中使用的Nd:YAG棒尺寸为Φ5×75 mm，两端面镀有1.3 μm波长的增透膜。
- **泵浦源**：采用脉冲氙灯作为泵浦光源。
- **谐振腔结构**：实验采用平凹腔结构，其中凹面镜R1作为1.3 μm波长的全反射镜，曲率半径为50 cm；平面镜作为1.3 μm波长的输出镜。
- **反射镜特性**：全反射镜和输出镜对1.06 μm波长的透过率分别为84%和90%。
##### 4. 输出波长鉴定方法
实验中采用了一种新的简单方法来精确测量1.3 μm激光的输出。具体来说，通过使用一块1.3 μm全反射膜片作为滤光片，该滤光片对于1.06 μm激光具有较高的透过率（75%以上）。将此滤光片置于探测器前，若激光器仅输出1.3 μm激光，则探测器将显示零能量；若有1.06 μm激光振荡，则会显示相应的能量值。
#### 三、实验结果分析
根据实验结果，1.3 μm Nd:YAG激光器在不同的泵浦能量下展现出不同的输出特性。例如，在60 J泵浦能量下，1.3 μm激光的能量达到了315 mJ。此外，通过滤光片检测法证实了所有测量点均未发现1.06 μm激光振荡。在泵浦能量为20 J时，激光器的斜率效率达到了0.8%，点效率为0.7%。然而，当泵浦能量增加至60 J时，1.3 μm激光的输出效率有所下降，这可能是由于镀膜条件限制未能找到最佳透过率。
此外，通过采用角度匹配的碘酸锂晶体进行倍频实验，获得了0.659 μm和0.669 μm的可见红光，这进一步证明了1.3 μm Nd:YAG激光器输出的主要波长为1.3188 μm和1.3382 μm。
#### 四、结论与展望
本研究成功实现了1.3 μm Nd:YAG脉冲激光器的实验制备，并对其性能进行了详细分析。实验结果显示，在特定条件下，1.3 μm Nd:YAG激光器能够实现高效的激光输出。未来的研究可以进一步优化激光器的设计，提高其效率和稳定性，拓展其在更多领域的应用可能性。
### 参考文献
1. Jack Marling. IEEE Journal of Quantum Electronics, 1985, QE-14, No.1, p.56.
2. 张秀荣, 吴光照. 激光, 1982, 9, No.9, p.594.
3. 曹三松. 西南物理研究所. 收稿日期: 1986-12-30.
