利用體積布拉格全像光柵回饋之高功率綠光穩頻雷射建立及其雷射動力學行為研究

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照明與顯示科技研究所

論文名稱

利用體積布拉格全像光柵回饋之高功率綠光穩頻雷射建立及其雷射動力學行為研究
(Study intra-cavity doubled 532 nm frequency stabilization using VBG feedback solid-state laser and laser dynamics)

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摘要(中)

干涉儀依靠長同調長度之雷射為光源，由參考平面與待測平面之波前干涉產生干涉條紋，而干涉條紋之穩定性決定於雷射光源之頻寬與頻率穩定性，故需要設計高功率、短波長、隨時間高穩定度之雷射。
本實驗利用體積布拉格全像光柵架設短共振腔、腔內二倍頻、達到主動式穩頻。穩定度達20 MHz、綠光輸出11.3 mW、綠光同調長度28 m。
並探討又於體積布拉格全像光柵設計短共振腔耦合輸出鏡造成縱模模態。利用Virtual surface模擬不等距縱模模態與探討其對於雷射動力學行為，與實驗驗證，發現溫度、有效共振腔長、激發光源會對於短體積布拉格共振腔有許多異常於平常之變化。

摘要(英)

Diode-pumped solid state lasers are efficient coherent radiation source that important have applications in spectroscopy; such as in a interferometer system Interferometers usually require frequency stabilized laser since the stability of interference fringes is affected by frequency stability of the laser output source. In order to achieve frequency stabilization, We used volume Bragg gratings as cavity coupling mirrors which reduces cavity complexity, and allows the laser system to achieve single longitudinal mode.
A frequency stabilized 532 nm laser was constructed using Nd:GdVO4 as the gain medium, KTP(KTiOPO4) as the second-harmonic generation crystal, and VBG as the mode selector. Using the error signal feedback the laser cavity achieves active frequency stabilization.
The active frequency stabilization specs contain 532 nm coherent length about 28 m, output power about 11 mW, and stability about 20MHz.
Using the Virtual surface simulation find to not satisfied tradition longitudinal mode space. And experimental verification find that temperature, the effective cavity length to affect the laser phenomenon If the laser will be used volume Bragg gratings coupler mirror, it can create many abnormal changes in tradition laser phenomenon.

關鍵字(中)

★ 體積布拉格全像光柵穩頻雷射

關鍵字(英)

★ VBG frequency stabilization laser

論文目次

中文摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 V
圖目錄 VII
表目錄 IX
第一章前言與導論 1
1.1前言 1
1.2研究動機 3
第二章實驗理論 5
2.1 固態雷射特性 5
2.1.1雷射的基本原理 5
2.1.2閥值、增益飽和[4] 7
2.1.3 雷射輸出特性 9
2.1.4 Nd:GdVO4 特性 11
2.2 體積布拉格全像光柵(volume Bragg grating VBG) 14
2.2.1 體積布拉格全像光柵原理與構造 15
中文摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 V
圖目錄 VII
表目錄 IX
第一章前言與導論 1
1.1前言 1
1.2研究動機 3
第二章實驗理論 5
2.1 固態雷射特性 5
2.1.1雷射的基本原理 5
2.1.2閥值、增益飽和[4] 7
2.1.3 雷射輸出特性 9
2.1.4 Nd:GdVO4 特性 11
2.2 體積布拉格全像光柵(volume Bragg grating VBG) 14
2.2.1 體積布拉格全像光柵原理與構造 15
2.2.2 體積布拉格全像光柵光學特性 17
2.3 雷射縱模與橫模行為與調制 19
2.4 非線性晶體光學理論(相位匹配原理) 26
2.5 體積布拉格全像光柵之虛擬介面(virtual surface) 35
第三章高功率綠光穩頻雷射 38
3.1實驗架設與設計 38
3.2實驗數據分析與結果與討論 42
第四章 VBG雷射動力學行為 56
4.1模擬分析 56
4.2實驗架設 61
4.3實驗數據分析與結果討論 62
第五章結論與未來展望 68
5.1 結論 68
5.1.1穩頻雷射 68
5.1.2 VBG雷射動力學 69
5.2 未來展望 70
第六章參考文獻 71

參考文獻

1. J.T. Shy, J.W.F., W.E. Lamb, Jr., W.H. Wing,, Observation of the Infrared Spectrum of the Triatomic Deuterium Molecular Ion D3+. Phys. Rev. Lett, 1980. 45: p. 535-537
2. Baker, C.E., Laser display technology. IEEE, 1968. 5(12): p. 39-50.
3. Hitz, B., What is Next for solid-state Laser? Photonics Spectra, 2008: p. 82.
4. Walter Koechner, M.B., Solid-State Lasers Springer.
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16. 劉立康, 以體積布拉格全像光柵為共振腔反射鏡之雷射共振腔有效共振腔長研究. 光電科學與工程學系(DOP), 2011. 國立中央大學: 台灣.

指導教授

鍾德元(Te-Yuan Chung)

審核日期

2011-8-26

推文