蓝紫激光和中红外激光在基础研究和**工程中有重要的应用前景。单光子吸收的碱金属蒸气激光器具有量子效率高、受激发射截面大和热管理性能好等优点, 近些年来已成为激光领域中研究热点之一, 目前已实现kW量级的输出。双光子吸收的碱金属蒸气激光器可实现蓝紫激光和中红外激光级联输出的特性, 也引起越来越多的关注。本文从碱金属原子密度、泵浦光功率、偏振和频率失调量以及调控激光等几种影响因素出发, 综述了双光子吸收碱金属蒸气激光的研究进展, 在此基础上分析了影响激光输出特性的原因, 最后对双光子吸收碱金属蒸气激光器的发展趋势进行了展望。

采用LD抽运腔内倍频532 nm Nd∶YAG激光器作抽运源, 通过合理的谐振腔膜系设计, 只使用一个输出镜就实现了可调谐钛宝石固体激光器(DPL)697～942 nm的可调谐激光输出。在18 W的抽运功率下, 其输出功率为3.5 W, 重复频率为3.9 kHz; 通过采用I类相位匹配的LBO晶体(LiB3O5, Θ=90°,Φ=33.2°, 3 mm×6 mm×20 mm)进行腔外倍频后实现了波长350～465 nm平均功率达540 mW(400 nm)连续可调的蓝紫激光输出; 通过激光聚焦导光系统、扫描控制系统软硬件的设计开发, 使该系统实现了计算机控制的程序曝光。该系统主要用于计算机直接制版技术(CTP)版材的研制开发。

采用高温溶液法成功生长出高光学质量的硼酸铋(BIBO)晶体,尺寸达到24 mm×19 mm×35 mm,质量为48 g。对BIBO晶体进行了定向,并测量了该晶体的主轴折射率。讨论了BIBO晶体的1064 nm三倍频性质,包括相位匹配角、有效非线性光学系数??d???? eff??、容限角、走离角等。结果表明,BIBO晶体的最佳三倍频方向为(137.7°,130°),其有效非线性光学系数值达到3.60 pm/V,属I类相位匹配。就主平面内的相位匹配方向而言,(146.4°,90°)具有最大的有效非线性光学系数值,为3.16 pm/V。在1064 nm的腔外三倍频实验中,(146.4°,90°)BIBO晶体的转换效率达到39.5 %,角度容限半宽为0.22 mrad?cm,该数值与0.175 mrad?cm的计算值基本符合。由于(33.6°,90°)BIBO晶体的有效非线性光学系数较小(0.31 pm/V),其三倍频转换效率小于5 %。