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相干反斯托克斯拉曼散射的研究能够实现频率的上转换,生成具有应用价值的相干光.,进一步扩展相干光谱范围。现有文献的实验报道大多数是利用气体拉曼介质。相比于气体拉曼介质,拉曼晶体具有增益高、热传导性好、体积小等的优点,以晶体作为拉曼介质的固体激光器,具有结构紧凑、性能稳定等特点。 对拉曼晶体PbWO4晶体的特性进行了研究。通过研究确定了PbWO4晶体的主折射率的色散曲线,及确定其受激拉曼散射的频移、增益系数。研究了拉曼晶体PbWO4晶体的自发拉曼散射光谱,了解其拉曼散射的偏振特性。根据钨酸铅晶体参数,对不同的相位匹配配置,计算了拉曼晶体PbWO4晶体中拉曼共振四波混频过程共线相位匹配角。 目前利用拉曼晶体获得相干反斯托克斯光的研究相对较少。脉冲泵浦具有峰值功率高、能够快速达到受激拉曼散射阈值等优点,因此本文考虑在脉冲泵浦条件下,以晶体作为拉曼介质,设计了外腔式固体相干反斯托克斯拉曼频移器的实验方案。通过对外腔式固体相干反斯托克斯拉曼频移器的归一化耦合波方程的数值求解,理论分析和优化了外腔式固体相干反斯托克斯拉曼频移器中各光学元件的实验参数。同时设计了基于斯托克斯光种子法的固体相干反斯托克斯拉曼频移器的实验方案,并通过对固体相干反斯托克斯拉曼散射的归一化耦合波方程和外腔式固体拉曼激光器的辐射传输理论模型的数值求解,理论分析和优化了斯托克斯光种子法实验中的各光学元件的参数。 研究了外腔式PbWO4拉曼激光器在纳秒脉冲泵浦下的输出特性。利用主动调Q的Nd:YAG激光器产生的脉冲宽度为31.4ns,最大输出能量为200mJ的1064nm激光作为泵浦源。拉曼激光谐振腔采用的是平凹腔设计,测量了输出的拉曼光脉宽与泵浦能量的关系,分析了输出的拉曼光脉冲波形图和光谱图,测量了输出的拉曼光脉冲能量与泵浦能量的关系,计算了转换效率与泵浦能量的关系。当注入泵浦光能量达到42mJ时,得到了一阶斯托克斯光脉冲的最大能量和转换效率分别为10mJ和24％,获得外腔式PbWO4拉曼激光器的一阶斯托克斯光脉冲波长为1177.6nm,典型的一阶斯托克斯光脉冲脉宽为20ns。