扭转模腔技术实现Nd:GdVO

应用扭转模腔技术在被动调Q的Nd:GdVO4激光器中实现了单纵模激光输出,由于抑制了腔内的多纵模振荡,被动调Q激光脉冲呈现出平滑的Q脉冲曲线。Nd:GdVO4晶体由于其优良的导热性能而被选为激光增益介质,有效降低了热致双折射效应对扭转模腔的影响。 ### 扭转模腔技术实现Nd:GdVO4被动调Q激光器的锁模尖峰抑制 #### 技术背景及研究意义 激光技术在众多领域中扮演着至关重要的角色，例如激光测距、大气成分检测、污染物测定、激光医疗、精密光谱分析等。在这些应用中，激光源的性能直接影响到最终结果的准确性和可靠性。其中，被动调Q激光器因其结构简单、易于操作等优点，在实际应用中非常普遍。然而，被动调Q激光器在工作时，谐振腔内通常存在多纵模振荡，导致输出的Q脉冲包络内部出现锁模尖峰，这些尖峰会显著降低光谱分辨率并对后续放大过程产生不利影响。 为了克服上述问题，研究团队提出了将扭转模腔技术应用于被动调Q的Nd:GdVO4激光器中，以实现单纵模激光输出，并有效抑制锁模尖峰。 #### 技术原理及实现方法 扭转模腔技术是一种能够实现单纵模激光输出的技术，它通过控制腔内激光的偏振状态，使两束反向传播的正交圆偏振光在增益介质中形成沿通光方向空间分布均匀的光场，从而消除了空间烧孔效应，有效抑制了腔内的多纵模振荡。与其他单纵模激光器相比，扭转模腔激光器具有结构简单、支持大功率输出的优点。 为了确保扭转模腔结构的稳定性，需要选择导热性能良好的激光晶体作为增益介质。Nd:GdVO4晶体因其极高的热传导系数和较小的热膨胀系数，成为一种理想的选择。研究团队使用c切的Nd:GdVO4晶体作为激光增益介质，一方面是因为c切晶体通光截面在两个方向上的折射率相同，不会破坏扭转模腔结构；另一方面是因为c切的钒酸盐激光晶体更适合脉冲激光运行。 此外，研究团队还使用半导体可饱和吸收镜（SESAM）作为被动调Q元件。在没有使用单频技术的情况下，谐振腔内存在多纵模振荡。通过调节腔内偏振元件以构成扭转模腔结构，有效地抑制了腔内的多纵模振荡，实现了单纵模调Q激光输出。输出激光具有良好的光谱分辨率和平滑的脉冲曲线。 #### 实验结果与分析 实验结果显示，通过应用扭转模腔技术，在Nd:GdVO4被动调Q激光器中成功实现了单纵模激光输出。如图1(a)所示，在没有应用扭转模腔技术的情况下，Q脉冲包络内部存在明显的锁模尖峰；而在应用扭转模腔技术后（图1(b)），锁模尖峰消失，输出脉冲形状呈现为平滑的Q脉冲曲线。这一结果充分证明了扭转模腔技术的有效性。 进一步地，通过法布里-珀罗（F-P）腔扫描得到的连续单纵模激光输出光谱（图2(a)）和被动调Q单纵模激光输出光谱（图2(b)）均显示出优秀的光谱分辨率和平滑的脉冲曲线，进一步验证了该技术的可行性和优势。 #### 结论与展望 本研究通过将扭转模腔技术应用于被动调Q的Nd:GdVO4激光器中，成功实现了单纵模激光输出并有效抑制了锁模尖峰。这一成果不仅提高了激光源的光谱分辨率，也为激光技术在更多领域的应用开辟了新的可能性。未来的研究将进一步优化扭转模腔结构的设计，探索不同类型的激光晶体和其他增益介质在扭转模腔技术中的应用，以进一步提高激光器的性能和适用范围。