固体拉曼激光器温度调谐特性及线宽压缩特性研究

拉曼激光器是实现激光频率变换的有效途径，与气体、液体拉曼激光器相比，固体拉曼激光器以其结构紧凑、效率高、稳定性好等优点，受到越来越广泛的关注。目前研究的固体拉曼激光器是不可调谐的，鉴于此，我们首次提出温度调谐型固体拉曼激光器，并对有关重要内容进行研究。测定不同温度下晶体自发拉曼散射谱，研究拉曼频移、增益、线宽等随温度的变化；精确控制晶体温度，研究拉曼激光器的调谐范围及精度；研究晶体的热效应，分析腔内光束分布，进行腔型设计及激光器的理论优化工作；研究拉曼激光器的谱线线宽随温度、泵浦功率等的变化，通过腔内标准具或构建行波腔的方式进行线宽压缩研究；进行拉曼激光器的倍频研究，以获得温度调谐黄橙波段激光。这项课题对钠导星激光、人眼安全激光、医疗、生物等领域有重要应用价值。该研究思路的提出是创新性的，目前国内外尚未见报道，是一项极有可能取得新突破的研究内容。因此本项目无疑具有重要的学术意义和实用价值

拉曼激光器是实现激光频率变换的有效途径，与气体、液体拉曼激光器相比，固体拉曼激光器以其结构紧凑、效率高、稳定性好等优点，受到越来越广泛的关注。本项目中，我们首次提出温度调谐型固体拉曼激光器，并在项目实施期间按计划完成了诸项研究内容，取得了重要的研究进展和成果，具体包括：晶体的拉曼频移随晶体温度的变化关系、c切Nd:YVO4/YVO4拉曼激光器的温度调谐性能、Nd:YAG/YVO4拉曼激光器的温度调谐性能、Nd:GAGG/BaWO4拉曼激光器的温度调谐性能、四能级激光系统泵浦的晶体拉曼激光器的理论模拟、腔内插入标准具实现的BaWO4拉曼激光器的线宽压缩、Littman光栅选纵模架构实现的BaWO4拉曼激光器的线宽压缩、c切Nd:YVO4自拉曼激光器的倍频、Nd:GGG/BaWO4拉曼激光器的倍频（宽线宽和窄线宽两种情况）等。在完成上述研究计划的同时，加入了几项新的研究内容：双波长输出的拉曼激光器研究、新的拉曼激光谱线的获得方案研究、固体拉曼激光泵浦的光参量振荡器运转特性研究、高性能光参量振荡器研究、石墨烯在特殊波长调Q激光器中的应用研究等，也都取得了重要的研究成果。三年的项目实施期间，共发表论文21篇，远超过预定目标（4篇以上），且其中不乏在Optics Letters、Optics Express、IEEE J. Quantum Electronics等刊物上发表的高水平论文；培养博士研究生4名（其中2名已毕业）、硕士研究生2名；进行国际学术交流互访六人次。通过青年科学基金的执行，我们在晶体拉曼激光器的温度调谐、线宽压缩方面取得了重要进展，观察到了晶体拉曼激光器中的线宽压缩现象，并获得了线宽为2.4 GHz的589.159 nm钠黄光输出，验证了项目思路的可行性，也积累了丰富的研究经验及部分必需器材，为后续更深入的研究打下了良好的基础。因而从实际应用的角度考虑，该项目的实施及已获得的成果让我们相信，基于晶体拉曼激光技术最终能够实现“钠导星激光”，这是在立项之初我们提出的该项目的最重要的应用方向。综上所述，我们很好地完成了课题预定研究计划，取得了多项研究成果，为后续研究和实际应用打下了很好的基础。