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非线性频率变换是拓展激光波长范围的重要手段,非线性光学效应主要分为二阶非线性效应和三阶非线性效应,二阶非线性效应包括和频、差频、倍频、光参量振荡等;三阶非线性效应包括受激拉曼散射、受激布里渊散射、四波混频等。受激电磁耦子散射是另外一种光与物质的相互作用形式,是一种同时包含二阶与三阶非线性效应的光学现象,受激电磁耦子散射常被用于产生太赫兹波,同时还产生波长可调谐的近红外激光。为了进一步拓展光谱范围,人们将两种乃至多种非线性效应相结合,例如,将受激拉曼散射技术与倍频技术结合,能够在1064 nm激光泵浦下产生580-620 nm黄橙波段激光,而且结构简单,光束质量高。磷酸钛氧钾(KTiOPO4,KTP)和砷酸钛氧钾(KTiOAsO4,KTA)是两种优秀的非线性光学晶体材料。在光参量振荡、倍频、和频、差频等方面已经得到广泛研究和应用。KTP和KTA还是优秀的拉曼晶体,已经广泛应用于固体拉曼激光器中。最近,人们发现:KTP和KTA晶体中能够实现受激电磁耦子散射,因此可以用来产生太赫兹波以及可调谐的近红外激光。本文第一次采用受激拉曼散射和受激电磁耦子散射相结合的方法拓展KTA和KTP晶体的拉曼激光波长范围,具体研究内容如下:1、把KTP斯托克斯参量振荡器置于LD端面泵浦(end pumping)的1064.16 nm调Q Nd3+:YAG谐振腔内,当基频光与Stokes光在晶体外的夹角在2.30°-5.60°范围内调节时,基于受激电磁耦子散射得到的Stokes激光(SPS Stokes激光)波长在 1080.13-1081.70nm、1082.72-1083.80 nm、1085.12-1087.49 nm 范围内断续可调,该Stokes激光又作为共线拉曼激光器的泵浦源在同一块KTP晶体内实现受激拉曼散射,通过设计斯托克斯谐振腔的输出镜透过率,选择对一阶拉曼光进行输出,获得拉曼激光波长调谐范围为1112.08-1113.75 nm、1114.94-1115.85 nm、1117.37-1119.92 nm。依次研究了拉曼激光的光谱,SPS Stokes激光和一阶拉曼激光波长随调谐角度的变化关系,一阶拉曼激光功率随调谐角度的变化关系。在重复频率为7 kHz,相位匹配角为4.55°时,一阶拉曼激光可以获得最大输出功率,当LD泵浦功率为6.00 W时,最大输出功率为734 mW,转换效率为12.2%。2、将KTA斯托克斯参量振荡器置于LD侧面泵浦(side pumping)的调Q Nd3+:YAG谐振腔内,通过级联受激电磁耦子散射和受激拉曼散射效应获得可调谐拉曼激光。当1064.16 nm基频光与SPS Stokes激光之间的夹角在2.00°-6.00°变化时,获得的 SPS Stokes 激光波长在 1078.20-1078.72 nm、1079.20-1081.34 nm、1082.74-1083.72 nm、1085.54-1085.68 nm、1086.94-1088.20 nm 范围内可调。相应的一阶拉曼激光的波长调谐范围为1106.08-1107.40 nm、1107.52-1109.20 nm、1110.60-1111.90 nm、1113.96-1114.10 nm、1115.22-1116.62 nm。当 LD 泵浦功率为94.20 W,输出功率峰值发生在1116.34 nm处,此时重复频率为5 kHz,所对应的相位匹配角为5.60°,一阶拉曼激光最大输出功率为1.62 W。