（光学工程专业论文）全固体黄光激光器.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：坳 日 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：姆师签名：糨日期：坦企垒垄f 山东大学博士学位论文 中文摘要 固体激光器具有体积小、效率高、寿命长的优点。5 6 0 6 0 0 r i m 波长范围的激光在医 疗、光谱学、信息存储、雷达、大气探测等领域有广泛的应用，研制输出波长在5 6 0 - 6 0 0 n m 范围的全固体激光器近年来引起众多科研工作者的广泛关注。不同于红、绿、蓝激光， 5 6 0 6 0 0 n m 波长的激光很难通过直接倍频掺钕材料的激光得到高效、高功率的输出。因 而必须寻找其他途径以获得工作于5 6 0 - 6 0 0 n m 波长范围的高效固体激光器，其中，利 用晶体中的受激拉曼散射( s t i m u l a t e dr a m a ns c a t t e r i n g s r s ) 获得黄光激光是一种有效 的方法，近年来取得了重要进展。 受激拉曼散射是一种有效的频率转换方法，转换后的激光波长由泵浦光的波长和拉 曼介质决定。拉曼介质有气体、液体和固体三种形态，对气体及液体拉曼激光器的研究 已经有几十年的时间。与气体和液体拉曼介质相比，固体拉曼介质具有粒子浓度大、体 积小、拉曼增益高、热传导性好、机械特性好等优点。而且以晶体作为拉曼介质的固体 拉曼激光器结构紧凑，效率高，稳定性好，在信息、交通、测量、医疗、国防和工农业 等领域都有重要的应用。 近几年固体拉曼介质及固体拉曼激光器已成为激光材料和器件领域的研究热点。俄 罗斯科学家在晶体拉曼介质生长和固体拉曼激光器研究方面做了许多开创性工作，居世 界领先地位。此外，美国、德国、澳大利亚和中国台湾等国家和地区的研究者都在积极 地参与固体拉曼激光器的研究。其中，澳大利亚的科研工作者在晶体拉曼黄光激光器领 域做了大量工作。在中国大陆，山东大学、上海光学精密机械研究所、福建物质结构研 究所也在积极地参与固体拉曼激光器的研究工作，在理论和实验方面己经取得了一些研 究成果。 通过晶体中的受激拉曼散射获得黄光激光有两种途径：一是利用n d ”的1 0 6 i _ t m 激 光作为泵浦源，通过受激拉曼散射产生一阶s t o k e s 激光，再通过倍频便可以得到黄橙 波段的激光：二是采用5 3 2 n m 绿光作为泵浦源，通过受激拉曼散射也可以获得黄橙波 段的激光。在第一种途径中，激光二极管( l d ) 泵浦主动调q 腔内倍频拉曼激光器因为 把激光晶体、拉曼晶体、调q 晶体和倍频晶体集合在一个激光腔中，不需要额外的激 光器作为基频激光源，充分利用了腔内基频光和拉曼光高的脉冲峰值功率密度，具有结 构紧凑、体积小、转换效率高等优点，因此成为从晶体拉曼激光器获得黄光输出最重要 的途径。通过选择不同的拉曼晶体，可以获得不同波长的黄光激光输出。 磷酸钛氧钾( k t p ) 作为一种优秀的非线性晶体，具有大的二类相位匹配有效非线性 系数、价格便宜、不潮解、受温度变化影响小的优良特性，是腔内倍频拉曼激光器中倍 山东大学博士学位论文 频晶体的理想选择。 本文以k t p 作为倍频介质，配合多种拉曼晶体和自拉曼晶体，进行了l d 泵浦主 动调q 腔内倍频拉曼激光器的研究，在l d 侧泵系统中得到了晶体拉曼激光器的最高黄 光输出功率，在l d 端泵系统中得到了腔内倍频拉曼激光器的最高转换效率，并建立了 主动调q 腔内倍频拉曼激光器的理论模型。研究内容主要有： 1 在速率方程中设定泵浦光横向分布为t o p - h a t 模式，腔内激光横向分布为g a u s s i a n 模式，得到了l d 泵浦调q 激光器的理论模型，研究了激光器相关参数对激光输出 的影响。将该模型与泵浦光和腔内激光横向分布都考虑为g a u s s i a n 模式的理论模型 及平面波近似下的理论模型进行了比较，证明该理论模型同泵浦光和腔内激光横向 分布都考虑为g a u s s i a n 模式的理论模型一样能够有效描述l d 泵浦调q 激光器的运 转。 2 在速率方程中考虑泵浦光、腔内基频光和拉曼光光子数密度的横向分布，考虑热效 应对激光器运行的影响，得到了主动调q 腔内倍频拉曼激光器的理论模型，该理论 模型能够有效描述此类激光器的运转。 3 研究了以n d ：y a g 和g d v 0 4 分别为激光介质和拉曼介质，l d 端泵主动调q 腔内 k t p 倍频拉曼激光器的黄光激光输出特性。测量了黄光平均输出功率和脉冲宽度在 不同脉冲重复率下随泵浦功率的变化。当输入l d 泵浦功率为1 0 1 w ，脉冲重复率为 1 5 k h z 时，得到波长为5 8 7 n m 的黄光的最高平均输出功率为7 6 3 m w ，从l d 到黄光 的转换效率为7 5 。 4 进行了l d 端泵主动调q 腔内k t p 倍频n d ：y v 0 4 自拉曼激光器和l d 端泵主动调 q 腔内k t p 倍频n d ：y a g y v 0 4 拉曼激光器的实验研究。其中在l d 泵浦腔内k t p 倍频n d ：y v 0 4 自拉曼激光器实验中，当输入l d 泵浦功率为6 刑，脉冲重复率为 1 5 k h z 时，5 8 9 n m 激光的平均输出功率为4 8 2 m w ，相对于l d 泵浦光的转换效率为 7 2 。在l d 端泵k t p 倍频n d ：y a g y v 0 4 拉曼激光器实验中，当输入l d 泵浦功 率为8 2 w ，脉冲重复率为1 5 k h z 时，5 8 8 n m 激光的平均输出功率为6 1 0 m w ，从l d 到黄光的转换效率为7 4 。 5 进行了以n d ：y a g 晶体作为激光介质，b a w 0 4 晶体作为拉曼介质，k t p 作为倍频 介质，采用声光调q 的l d 侧泵腔内倍频拉曼激光器的研究，采用凸平腔设计以减 轻高功率泵浦下的热效应的影响，提高了激光器在高功率泵浦下的黄光输出功率。 在泵浦功率为9 9 w ，脉冲重复率为1 0 k h z 时，5 9 0 4 n m 激光的平均输出功率为 3 1 4 w ，这是从晶体拉曼激光器获得的最高黄光输出功率。 6 分别研究了直腔型和折叠腔型的l d 端泵主动调q 腔内k t p 倍频n d ：y a g s r w 0 4 拉曼激光器的黄光输出特性。在折叠腔型的激光器实验中，当输入l d 泵浦功率为 1 2 6 w ，脉冲重复率为2 0 k h z 时，5 9 0 n m 激光的平均输出功率为1 4 w ，从l d 到黄光 的转换效率为1 1 1 ，这是目前腔内倍频拉曼激光器的最高效率。 2 山东大学博士学位论文 7 研究了以n d ：y a g 晶体作为激光介质，k l u ( w 0 4 ) 2 晶体作为拉曼介质，采用声光调 q 的l d 端泵内腔式拉曼激光器的拉曼光的激光特性。当输入l d 泵浦功率为7 8 2 w ， 脉冲重复率为2 0 k h z 时，得到中心波长为l1 7 7 9 r i m 的一阶斯托克斯光的最高平均输 出功率为1 3 3 w ，从l d 到拉曼光的转换效率为1 7 。并进行了l d 端泵主动调q 腔内k t p 倍频n d ：y a g ! k l u ( w 0 4 ) 2 拉曼激光器的研究，获得了平均功率为2 2 7 m w 的5 8 9 n m 激光输出。 本论文主要创新点如下： 1 首次建立了翻转粒子数密度为t o p h a t 分布，腔内光子密度为高斯分布的l d 泵浦 调q 激光器理论模型，分析了激光器相关参数对激光输出特性的影响，该理论模型 能够有效描述l d 泵浦调q 激光器的运转。首次建立了主动调q 腔内倍频拉曼激 光器的理论模型，在该模型中，考虑了泵浦光和腔内基频光、拉曼光的空间分布， 考虑了激光晶体热效应的影响，该理论模型能够有效模拟该类型激光器的运转。 2 首次实现了l d 侧面泵浦主动调q 腔内k t p 倍频n d ：y a g b a w 0 4 拉曼激光器的高 效运转。当泵浦功率为9 9 w ，脉冲重复率为1 0 k h z 时，实验获得波长为5 9 0 4 r i m 的黄光激光的最高平均输出功率为3 1 4 w ，这是从晶体拉曼激光器中获得的最高黄 光输出功率。 3 首次实现了l d 端面泵浦主动调q 腔内1 m 倍频n d ：y a g s r w 0 4 拉曼激光器的高 效运转。其中在三镜折叠腔型的激光器的实验中，当输入l d 泵浦功率为1 2 6 w ， 脉冲重复率为2 0 k h z 时，得到5 9 0 n m 激光的最高平均输出功率为1 4 w ，从l d 到黄 光的转换效率为1 1 1 ，这是从腔内倍频拉曼激光器获得的最高转换效率。 4 首次实现了l d 端面泵浦主动调q 腔内k t p 倍频n d ：y a g g d v 0 4 拉曼激光器的高 效运转。当输入l d 泵浦功率为1 0 1 w ，脉冲重复率为1 5 k h z 时，得到波长为5 8 7 n m 的黄光的最高平均输出功率为7 6 3 m w ，从l d 到黄光的转换效率为7 5 。 5 对k t p 晶体作为倍频介质的腔内倍频拉曼激光器的运转特性进行了分析和系列实 验研究，得到了k t p 晶体与相应的激光介质的搭配原则。 关键词：固体黄光激光器： 腔内倍频自拉曼激光器； 速率方程； n d ：y v 0 4 晶体； k l u ( w 0 4 h 晶体。 受激拉曼散射； 内腔式拉曼激光器； k t p 晶体； b a w 0 4 晶体； 腔内倍频拉曼激光器： 晶体拉曼激光器； n d ：g d v 0 4 晶体； s r w 0 4 晶体； 山东大学博士学位论文 a b s t r a c t a l l - s o l i d - s t a t el a s e r sh a v et h ea d v a n t a g e so fs m a l ls c a l e , h i g he f f i c i e n c ya n dl o n gl i f e l a s e rs o u r o 嚣i n5 6 0 - 6 0 0n ma r eo fi n t e r e s tf o rm a n ya p p l i c a t i o n si nm e d i c i n e , s p e c t r o s c o p y , i n f o r m a t i o ns t o r a g e ，l a d a r , a t m o s p h e r ed e t e c t i o na n ds oo n t h e r e f o r ea l l s o l i d - s t a t el a s e r si n t h er a n g eo f5 6 0 - 6 0 0n n lh a v ea t t r a c t e dm u c ha t t e n t i o ni nr e c e n ty e a r s i ti sd i f f i c u l tt o p r o d u c el a s e re m i s s i o ni nt h e s es p e c t r ae f f i c i e n t l yb yf r e q u e n c y - d o u b l i n gn d d o p e dl a s e r sf o r t h ea b s e n c eo ff u n d a m e n t a ll a s e r st h a tc 锄o p e r a t ee f f i c i e n t l yi nt h er a n g eo fl12 0 - 12 0 0n m ， o t h e rw a y sh a v eb e e ni n v e s t i g a t e di n t e n s i v e l y s t i m u l a t e dr a m a ns c a t t e r i n g ( s r s ) i nc r y s t a l s i sa ne f f e c t i v em e t h o dt oo b t a i na l l - s o l i d - s t a t ey e l l o wl a s e r sa n do b v i o u sd e v e l o p m e n t sh a v e b e e nm a d ei nr e c e n ty e a r s s r si sa ne f f e c t i v ef r e q u e n c y - s h i f tm e t h o d t h eo b t a i n e dr a m a nl a s e rw a v e l e n g t h sa 托 d e t e r m i n e db yt h ew a v e l e n g t h so ft h ef u n d a m e n t a lp u m pl a s e r sa n dt h er a m a ns h i f t so ft h e r a m a n - a c t i v em e d i a r a m a n a c t i v em e d i ai n c l u d es o l i d s ，l i q u i d sa n dg a s e s t h el a s e r su s i n g l i q u i da n dg a sr a m a nm e d i ah a v eb e e ns t u d i e df o rm a n yd e c a d e s c o m p a r e dw i t l lt h e t r a d i t i o n a lg a sa n dl i q u i dr a m a nm e d i a , s o l i d - s t a t er a m a nm e d i ao f f e rh i 2 9 hg 嘁1 1 i g h m o l e c u l ed e n s i t y , g o o dt h e r m a la n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s ，a n ds oo n - t h el a s e r su s i n gc r y s t a l r s m a nm e d i ah a v et h ea d v a n t a g e so f c o m p a c t n e s s ，h i g he f f i c i e n c y , h i g hs t a b i l i t y t h e yh a v e w i d ea p p l i c a t i o n si ns u c hf i e l d sa si n f o r m a t i o n , c o m m u n i c a t i o n , m e a s u r e m e n t , m i l i t a r y a f f a i r s ，m e d i c a lt r e a t m e n t ，a n ds oo n s o l i d - s t a t er a m a nm e d i aa n da l l - s o l i d s t a t er a m a n l a s e r sh a v ea t t r a c t e di n t e n s i v er e s e a r c hi n t e r e s t si nt h ef i e l d so fl a s e rm a t e r i a l sa n ds o l i d s t a t e l a s e r si nr e c e n ty e a r s s c i e n t i s t sf r o mr u s s i aa c ta st h el e a d i n gr o l ei nt h er e g i m eo fr a m a n c r y s t a lg r o w t ha n dr e s e a r c ho nt h es o l i d - s t a t er a m a nl a s e r s r e s e a r c h e r sf r o ma m e r i c a , g e r m a n y , a u s t r a l i a , e t c a r et a k i n gp a r ta c t i v e l yi nt h ef i e l do ft h ea l l s o l i d - s t a t er a m a nl a s e r s p a r t i c u l a r l yt h ea u s t r i l i as c i e n t i s t sh a v em a d el o t so fr e s e a r c hi ny e l l o wl a s e r s f r o m c r y s t a l l i n er a m a nl a s e r s i nt h ec h i n e s em a i n l a n d ，t h er e s e a r c hg r o u p sf r o ms h a n d o n g u n i v e r s i t y , s h a n g h a ii n s t i t u t eo fo p t i c sa n df i n em e c h a n i c s ，f u j i a ni n s t i t u t eo fr e s e a r c ho n t h es t r u c t u r eo fm a t t e ra r ee n g a g e di nt h er e s e a r c hf o rs o l i d s t a t er a m a nl a s e r s t h e r ea r et w om a j o rr o u t e st o y e l l o w o r a n g el a s e rg e n e r a t i o nt h r o u g hs r s i no n e s c h e m e ，t h e1 0 6 埘【i ll a s e ri sc o n v e r t e di n t ot h ef i r s t - s t o k e sl a s e ra n dt h ef i r s t s t o k e sl a s e ri s f r e q u e n c y - d o u b l e da f t e r w a r d st og e n e r a t et h ey e l l o wl a s e r i nt h eo t h e rs c h e m e ，t h e1 0 6b i n l a s e ri s f r e q u e n c y - d o u b l e dp r i o rt ot h er a m a nd o w n s h i f l i n g i nt h ef i r s tc h o i c e , d i o d e - p u m p e da c t i v e l yq - s w i t c h e di n t r a c a v i t y 疗e q u e n c y - d o u b l e dr a m a nl a s e r sb e n e f i t i n g f r o mt h eh i g hi n t r a c a v i t yp e a kp o w e ro ft h ef u n d a m e n t a la n dr a m a nl a s e r s ，h a v i n gt h e 4 山东大学博士学位论文 a d v a n t a g e so fc o m p a c t n e s s ，s m a l ls c a l e ，h i g he f f i c i e n c ya n ds oo n , h a v eb e c o m et h em o s t i m p o r t a n tc h o i c ei ny e l l o w l a s e r sf r o mr a m a nc r y s t a l s y e l l o wl a s e r sw i t hd i f f e r e n t w a v e l e n g t h sc a nb eo b t a i n e db ys e l e c t i n gd i f f e r e n tr a m a nc r y s t a l s k t pi sa l le x c e l l e n tn o n l i n e a rc r y s t a l ，w h i c hh a st h ea d a v a n t a g eo fl a r g et y p ei ip h a s e m a t c h i n ge f f e c t i v en o n l i n e a rc o e f f i c i e n t , l o wc o s t , s m a l lv a r i a t i o no fp h a s em a t c h i n ga n g l e w i t ht e m p e r a t u r ea n dn o d e l i q u e s c e n c e i ti s t h ei d e a lc h o i c ef o rt h e i n t r a c a v i t y f r e q u e n c y - d o u b l e dr a m a n l a s e r s i nt h i sd i s s e r t a t i o n , w e i n v e s t i g a t et h ec h a r a c t e r i s t i c so fl dp u m p e da c t i v e l yq - s w i t c h e d i n t r a c a v i t yf r e q u e n c y - d o u b l e dr a m a nl a s e r s ，i nw h i c hk t pc r y s t a li su s e d a st h e f r e q u e n c y - d o u b l i n gc r y s t a la n dd i f f e r e n tr a m a na n ds e l f - r a m a nc r y s t a l sa r ee m p l o y e d t h e k 曲e s ty e l l o wl a s e ro u t p u ti sa c h i e v e df r o mad i o d e - s i d e - p u m p e ds y s t e ma n dt h eh i g h e s t o p t i c a l - t o - o p t i c a lc o n v e r s i o ne f f i c i e n c yi so b t a i n e df r o mad i o d e - e n d p u m p e ds y s t e m a t h e o r e t i c a lm o d e lf o rt h ea c t i v e l yq s w i t c h e di n t r a e a v i t yf r e q u e n c y - d o u b l e dr a m a nl a s e ri s b u i l t t h em a i nc o n t e n t so ft h i sd i s s e r t a t i o na r ea sf o l l o w s ： 1 i nt h er a t ee q u a t i o n sf o rt h eq s w i t c h e dl a s e r s ，t h ep u m pb e a ma n di n t r a c a v i t yl a s e r b e a m sa l ec o n s i d e r e dt ob et o p h a ta n dg a u s s i a nd i s t r i b u t i o n sr e s p e c t i v e l y t h e ya l e s o l v e dn u m e r i c a l l y ag r o u po fg e n e r a lc u v e sa r eg i v e na n dt h ec o m p a r i s o nw i t l lt h e r e s u l t su n d e rg a u s s i a np u m pb e a md i s t r i b u t i o na n dp l a n e - w a v ea p p r o x i m a t i o ni sm a d e n er e s u l t ss h o wt h a tt h es o l u t i o n so ft h er a t ee q u a t i o n su n d e rt o p - h a tp u m pb e a m d i s t r i b u t i o na r ed i f f e r e n tf r o mt h o s eu n d e rg a u s s i a np u m pb e a md i s t r i b u t i o n , b u tt h e d i f f e r e n c ei sv e r yl i t t l e t h es o l u t i o n so ft h er a t ee q u a t i o n su n d e rb o t hs i t u a t i o n sc a l lg i v e m u c hm o r ep r e c i s et h e o r e t i c a lr e s u l t st h a nt h o s eu n d e rp l a n e w a v ea p p r o x i m a t i o n 2 t h er a t ee q u a t i o n sf o ra c t i v e l yq s w i t c h e di n t r a c a v i t yf r e q u e n c y - d o u b l e dr a m a nl a s e r s a r eo b t a i n e db yc o n s i d e r i n gt h es p a t i a ld i s t r i b u t i o n so ft h ep u m pb e a m ，f u n d a m e n t a ll a s e r a n dr a m a nl a s e r , a n dt h et h e r m a le f f e c ti nl a s e rg a i nm e d i u m t h er a t ee q u a t i o n sc a n e f f e c t i v e l yd e s c r i b et h eo p e r a t i n go fa c t i v e l yq s w i t c h e di n t r a c a v i t yf r e q u e n c y - d o u b l e d r a m a nl a s e r s 3 t h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ey e l l o wl a s e ro u t p u tf r o mad i o d e - p u m p e da c t i v e l yq - s w i t c h e d i n t r a c a v i t yk t pf r e q u e n c y - d o u b l e dn d ：y a g g d v 0 4r a m a nl a s e ri si n v e s t i g a t e d w h e n t h ep u l s er e p e t i t i o nf r e q u e n c yi s15k h za n dt h ei n c i d e n tp u m pp o w e ri s10 1w ，t h e o b t a i n e da v e r a g el a s e rp o w e ra t5 8 7n l li s7 6 3m w t h ec o n v e r s i o ne f f i c i e n c yf r o md i o d e l a s e rt oy e l l o wl a s e ri s7 5 4 ad i o d e p u m p e da c t i v e l yq s w i t c h e di n t r a c a v i t yk t pf r e q u e n c y - d o u b l e dn d ：y v 0 4 s e l f - r a m a nl a s e ra n da d i o d e p u m p e da c t i v e l yq s w i t c h e d i n t r a c a v i t y娜 f r e q u e n c y d o u b l e dn d ：y a g y v 0 4r a m a nl a s e ra r ei n v e s t i g a t e d i nt h ed i o d e p u m p e d s 山东大学博士学位论文 一1 _ _ 量皇置皇皇置_ _ e 量_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 皇_ 一 a c t i v e l yq - s w i t c h e di n t r a c a v i t yk t pf r e q u e n c y - d o u b l e dn d ：y v 0 4s e l f - r a m a nl a s e r , w h e nt h ep u l s er e p e t i t i o nf r e q u e n c yi s15k h za n dt h ei n c i d e n tp u m pp o w e ri s6 7 孵t h e o b t a i n e da v e r a g el a s e rp o w e ra t5 8 9r i mi s4 8 2m w t h ec o n v e r s i o ne f f i c i e n c yf r o md i o d e l a s e rt oy e l l o wl a s e ri s7 2 i nt h ed i o d e - p u m p e da c t i v e l yq s w i t c h e di n t r a c a v i t yk t p f r e q u e n c y - d o u b l e dn d ：y a g f i v 0 4r a m a nl a s e r , w h e nt h ep u l s er e i m t i t i o nf r e q u e n c yi s 15k h za n dt h ei n c i d e n tp u m pp o w e ri s8 2 彤t h eo b t a i n e da v e r a g el a s e rp o w e ra t5 8 8 n mi s610m w t h ec o n v e r s i o ne f f i c i e n c yf r o md i o d el a s e rt oy e l l o wl a s e ri s7 4 5 d i o d e - p u m p e da c t i v e l yq - s w i t c h e di n t r a c a v i t yk t pf r e q u e n c y - d o u b l e dn d ：y a g s r w 0 4 r a m a nl a s e r s 诵也l i n e a r - c a v i t yc o n f i g u r a t i o na n dt h r e e m i r r o r - c a v i t yc o n f i g u r a t o na l e i n v e s t i g a t e d i nt h et h r e e - m i r r o r - c a v i t yl a s e r , w h e nt h ep u l s er e p e t i t i o nf r e q u e n c yi s2 0 k h za n dt h ei n c i d e n tp u m pp o w e ri s12 6w ：t h eo b t a i n e da v e r a g el a s e rp o w e ra t5 9 0n m i s1 4w ：t h ec o n v e r s i o ne f f i c i e n c yf r o md i o d el a s e rt oy e l l o wl a s e ri s11 1 t h i si st h e h i g h e s tc o n v e r s i o ne f f i c i e n c yi ni n t r a c a v i t yf r e q u e n c y - d o u b l e dr a m a n l a s e r s 6 a d i o d e - s i d e - p u m p e da c t i v e l yq - s w i t c h e di n t r a c a v i t y k t pf r e q u e n c y - d o u b l e d n d ：y a g ba _ w 0 4r a m a nl a s e ri s i n v e s t i g a t e d b yu s i n g ac o n v e x - p l a n e c a v i t y c o n f i g u r a t i o nt oc o u n t e r a c tt h et h e r m a le f f e c t , t h ey e l l o wl a s e ro u t p u tu n d e rh i g hp u m p p o w e r i si m p r o v e d w h e nt h ep u l s er e p e t i t i o nf r e q u e n c yi s10k h za n dt h ei n , d e n tp u m p p o w e r i s9 9w ：t h eo b t a i n e da v e r a g el a s e rp o w e ra t5 9 0n mi s3 1 4w ：t h i si st h eh i g h e s t y e l l o wl a s e rp o w e rf r o mac r y s t a l l i n er a m a n l a s e r 7 t 1 1 ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ed i o d e p u m p e da c t i v e l yq s w i t c h e di n t r a c a v i t yn d ：y a g k l u ( w 0 4 ) 2r a m a nl a s e ri si n v e s t i g a t e d w h e nt h ep u l s er e p e t i t i o nf r e q u e n c yi s2 0k h z a n dt h ei n o d e n tp u m pp o w e ri s7 8 2w ：t h eo b t a i n e da v e r a g el a s e rp o w e ra t117 8n mi s 1 3 3m w ：1 1 1 ec o n v e r s i o ne f f i c i e n c yf r o md i o d el a s e rt or a r n a nl a s e ri s17 a d i o d e - p u m p e da c t i v e l yq - s w i t c h e di n t r a c a v i t y i a r pf r e q u e n c y - d o u b l e dn d ：y a g k l u ( w 0 4 ) 2r a m a nl a s e rw o r k i n ga t5 8 9n mi si n v e s t i g a t e d a na v e r a g eo u t p u tp o w e ro f 2 2 7m wa t5 8 9h i l lf r o mt h i sl a s e ri so b t a i n e d t h em a i ni n n o v a t i o n so ft h i sd i s s e r t a t i o na r ea sf o l l o w s ： 1 t h et h e o r e t i c a lm o d e lf o rd i o d e p u m p e dq - s w i t c h e dl a s e r si nw h i c ht h ep u m pb e a ma n d i n t r a c a v i t yp h o t o nd e n s i t ya r ea s s u m e dt ob et o p - h a ta n dg a u s s i a ns p a t i a ld i s t r i b u t i o n s r e s p e c t i v e l yi sb u i l tf o rt h ef i r s tt i m e t h i st h e o r e t i c a lm o d e lc a n d e s c r i b et h ep e r f o r m a n c e o ft h ed i o d e p u m p e da c t i v e l yq s w i t c h e dl a s e r sw i t hg o o da c c u r a c y t h er a t ee q u a t i o n s f o ra c t i v e l yq s w i t c h e di n t r a c a v i t yf r e q u e n c y - d o u b l e dr a m a nl a s e r sa r eo b t a i n e df o rt h e f i r s tt i m e t h e s er a t ee q u a t i o n sc a ne f f e c t i v e l yd e s c r i b et h ep e r f o r m a n c eo fa c t i v e l y q s w i t c h e di n t r a c a v i t yf r e q u e n c y - d o u b l e dr a m a nl a s e r s 2 t h ee f f i c i e n td i o d e - s i d e p u m p e da c t i v e l yq s w i t c h e di n t r a c a v i t yk t pf r e q u e n c y - d o u b l e d 6 山东大学博士学位论文 n d ：y a g b a w 0 4r a m a nl a s e rw o r k i n ga t5 9 0n l ni so b t a i n e df o r t h ef i r s tt i m e w h e nt h e p u l s er e p e t i t i o nf r e q u e n c yi s10k h za n dt h ep