ppmgln腔外倍频绿光激光器研究进展

对于部分单 频 半 导 体 激 光 器 和 全 光 纤 激 光 器，由 于结构的限 制，往 往 只 能 采 用 腔 外 倍 频 来 实 现 绿 光输出。而且腔外倍频结构由于基频光与非线性 晶 体 相 互 独 立 ，因 而 其 输 出 更 加 稳 定 可 靠 。 因 此 ， 高效腔外倍频技术仍然是许多实际工业应用和规 模化生产的理 想 选 择 之 一。本 文 综 述 了 ＰＰＭｇＬＮ 腔外 倍 频 绿 激 光 器 的 各 种 类 型、性 能 以 及 发 展 现状。
Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｇｒｅｅｎｌａｓｅｒｓｂａｓｅｄｏｎｅｘｔｒａｃａｖｉｔｙ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｕｂｌｉｎｇｉｎＰＰＭｇＬＮ
ＬＩＮＨｏｎｇｙｉ，ＳＵＮＤｏｎｇ，ＬＩＵＨｏｎｇ，ＲＵＡＮＪｉａｎｊｉａｎ，ＬＯＮＧＨｕｉ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＸｉａｍｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉａｍｅｎ３６１０２４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｇｒｅｅｎｌａｓｅｒｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｕｂｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｓｏｍｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｓｔａｂｌｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｃｏｍｐａｃｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅＩｔｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｓｔａｇｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｂｉｏｍｅｄｉｃ ａｌ，ｌａｓｅｒｄｉｓｐｌａｙ，３ＤｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｄｉｓｐｌａｙａｎｄｏｔｈｅｒｆｉｅｌｄｓＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｔｒａｃａｖｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅｅｘｔｒａｃａｖｉｔｙｈａｓ ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｉｍｐｌｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｂｅｔｔｅｒｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｏｕｔｐｕｔａｎｄｂｅｔｔｅｒａｄｊｕｓｔｍｅｎｔＥｓｐｅｃｉａｌｌｙｆｏｒｓｉｎｇｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｌａｓｅｒｄｉｏｄｅ，ｆｉｂｅｒｌａｓｅｒ，ｒａｎｄｏｍ ｌａｓｅｒａｎｄｓｕｐｅｒｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔｐｕｌｓｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ，ｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｔｅｘｔｒａｃａｖｉｔｙｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｕ ｂｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｓｔｉｌｌｔｈｅｂｅｓｔｃｈｏｉｃｅｔｏｏｂｔａｉｎｖａｒｉｏｕｓｇｒｅｅｎｌａｓｅｒｓＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｍｕｌｔｉｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｇｒｅｅｎｌａｓｅｒｓｂａｓｅｄｏｎＰＰＭｇＬＮａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒｅｅｎｌａｓｅｒ；ｑｕａｓｉｐｈａｓｅｍａｔｃｈｅｄ；ＰＰＭｇＬＮｃｒｙｓｔａｌ；ｅｘｔｒａｃａｖｉｔｙｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｕｂｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
第 ４９卷 第 １１期 激 光 与 红 外 ２０１９年 １１月 ＬＡＳＥＲ ＆ ＩＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖｏｌ．４９，Ｎｏ．１１ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，２０１９
文章编号：１００１５０７８（２０１９）１１１２８２１０
·综述与评论·
ＰＰＭｇＬＮ腔外倍频绿光激光器研究进展
激 光 与 红 外 Ｎｏ．１１ ２０１９ 林洪沂等 ＰＰＭｇＬＮ腔外倍频绿光激光器研究进展
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２ ＰＰＭｇＬＮ晶体特性 用于倍频的非线性晶体主要有 ＫＴＰ、ＬＢＯ、ＬＮ、
ＢＢＯ、ＬＴ等，为了获得高效率输出，必须满足严格的 角度相位匹配。而准相位匹配周期性极化晶体的出 现极大地推动了倍频技术发展，准相位匹配充分利 用晶体最大非线性系数，消除了走离效应，提高了倍 频转 换 效 率。常 用 的 周 期 性 极 化 晶 体 有 ＰＰＬＮ、 ＰＰＬＴ、ＰＰＫＴＰ、ＰＰＭｇＬＮ等［３－４］。
基金项目：福建省自然科学基金项目（Ｎｏ２０１８Ｉ００１９）；福建省中青年教师教育科技项目（ＮｏＪＴ１８０４２９）；厦门科技局项目 （Ｎｏ３５０２Ｚ２０１８３０６２）资助。
作者简介：林洪沂（１９８２－），男，博士，副教授，硕士生导师，主要从事全固态激光技术的研究。Ｅｍ２０１９０４２７；修订日期：２０１９０５２１
ＰＰＭｇＬＮ与 ＰＰＬＮ、ＰＰＫＴＰ相比，具有更大的抗 光损 伤 阈 值，在 室 温 下 即 可 实 现 高 效 绿 光 输 出。 ＰＰＭｇＬＴ晶体吸 收 率 更 小，是 数 百 瓦 功 率 基 频 光 倍 频的首 选［５－８］。然 而，对 于 小 功 率 瓦 级 绿 激 光 器， ＰＰＭｇＬＮ晶体非线性系数更大，转换效率更大，更具 有优势（见表 １）。尤其在腔外倍频过程中，由于基 频光单次通过非线性晶体，小的非线性系数需要更 大的长度去提高转换效率。
林洪沂，孙 栋，刘 虹，阮剑剑，龙 慧
（厦门理工学院光电与通信工程学院，福建 厦门 ３６１０２４）
摘 要：通过倍频技术产生的绿光激光器具有性能稳定、效率高、结构简单紧凑的优点，在舞台 表演、水下通信、生物医疗、激光显示、３Ｄ全息显示等领域有着广泛应用。与内腔结构相比，腔 外倍频结构简单、偏振性好、易调节，尤其是对于单频半导体激光器、光纤激光器、以及随机激 光器和超辐射脉冲激光器，高效率腔外倍频技术仍然是获得绿激光最佳的选择。本文综述了 ＰＰＭｇＬＮ腔外倍频绿激光器的各种类型、性能以及发展现状。 关键词：绿光激光器；准相位匹配；ＰＰＭｇＬＮ晶体；腔外倍频技术 中图分类号：ＴＮ２４８１ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０７８．２０１９．１１．００２
１ 引 言 通过倍频技术产生的绿光激光器具有性能稳
定、效率高、结 构 简 单 紧 凑 的 优 点，广 泛 地 应 用 于 舞台表演、水 下 通 信、生 物 医 疗、激 光 显 示、３Ｄ全 息 显 示 等 领 域 ［１］。 目 前 常 用 的 倍 频 结 构 有 内 腔 和 单通（ｓｉｎｇｌｅｐａｓｓ）外 腔 两 种［２］。虽 然 内 腔 结 构 往 往比单通腔 外 倍 频 可 以 获 得 更 高 的 效 率，但 内 腔 的结构比 较 复 杂，调 节 起 来 比 较 麻 烦［２］。尤 其 是