10 20 30 40
1300 1400 1500 1600 1700
幫浦功率 (mW)
藍光脈衝寬度 (ns)Cr :YAG +BBO BBO+Cr :YAG
4+
4+
圖 3.14 不同晶體位置下藍光重複頻率的比較
0 1 2 3 4 5 6 7 8
1300 1400 1500 1600 1700
幫浦功率 (mW) 藍光重複頻率 (KHz)
Cr :YAG +BBO BBO+Cr :YAG
4+
4+
飽和吸收體：
在低幫浦功率下，利用飽和吸收體產生高峰值功率的雷射脈衝，
是我們用以提高倍頻轉換效率的主要方法。對飽和吸收體而言，影響 雷射效能最重要的參數便是初始穿透率，低初始穿透率代表 Cr4+:YAG 中活性離子數較多，對共振腔構成的損耗較高，因此產生雷射的閥值 也較高，但相對的共振腔在高損耗的情況下，增益介質能累積更多的 能量，所產生的雷射脈衝能有更高的峰值功率。而從前面的實驗結果 可知，若能提高基頻光的功率，必能得到更高功率的藍光雷射輸出。
使用 90%初始穿透率的 Cr4+:YAG，得到峰值功率達 37 W 的藍光雷 射脈衝之後，我們決定嘗試 80%的 Cr4+:YAG，並改用 3 W 的雷射二 極體，以提供更多的幫浦能量，克服因初始穿透率下降造成幫浦閥值 提升的問題。
圖 3.16 為 80%與 90% Cr4+:YAG 藍光峰值功率的比較，80%的 Cr4+:YAG 雖然幫浦閥值提高了 300 mW，但其斜率效率卻比 90%的
圖 3.16 80% 與 90%Cr4+:YAG 藍光峰值功率的比較
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1300 1500 1700 1900 2100 2300
幫浦功率 (mW) 藍光峰值功率 (W)
90%之Cr :YAG 80%之Cr :YAG
4+
4+
高，且在 2.25 W 的幫浦下，可得到峰值功率高達 83 W 的藍光脈衝，
根據不確定原理(uncertainty principle)，可定義雷射脈衝寬度與頻 寬間的關係為
距(mode spacing)Δ
ν
約為 2.9 GHz，由於雷射的頻寬Δf 遠小於共振腔 的模態間距Δν
，可知藍光脈衝雷射為單頻(single frequency)雷射。由表 2-2 可知 Nd:YAG 的自發輻射生命期為 230
µ
s，生命期越長 代表電子停留在雷射上能階的時間越久，所能累積的能量也越大。從 圖 3.17 可知 80% Cr4+:YAG 最高的脈衝重複頻率約為 7 KHz，換算其 脈衝週期約 140µs，小於 Nd:YAG 的自發輻射生命期，代表電子停留
在上能階的時間未達其生命期便經激發輻射而躍遷至下能階，換句話 說 Nd:YAG 仍具有累積更多能量的空間，若使用初始穿透率更低的 Cr4+:YAG，降低雷射脈衝的重複頻率，相信可以得到峰值功率更高的 藍光雷射。偏振片：
依基頻光的極化，二次諧波產生可分為兩種類別，若兩個入射光 的極化互相平行，稱為第一型相位匹配，若互相垂直，則稱第二型相 位匹配(typr II phase matching)，本論文所使用的皆屬第一型相位匹 配，在基頻光為線性極化的狀態下，將可得到最高的轉換效率。
由於 Nd:YAG 屬非極化輻射，雖因倍頻晶體的雙折射性使 946 nm 的雷射輸出為橢圓極化，但仍有部分的基頻光未能有效的參與倍頻作 用，因此，我們試圖在共振腔內加入一個偏振片，並觀察其藍光雷射 效能。所用的偏振片其實是一個石英晶體，與入射光夾一布魯斯特角 (Brewster angle)，對水平極化光為全穿透，對垂直極化光則為部分反
2nL í = c
∆
(3.23)射，經多次來回反射，使共振腔對垂直極化光有較大的損耗，因此能 得到水平極化的雷射輸出。
圖 3.18 為其實驗結果，加了偏振片之後不僅藍光的峰值功率提 高，斜率效率也相對提升，證明在共振腔內加入偏振片的確能提高二 次諧波的轉換效率。但由於產生的倍頻藍光為垂直極化，經過偏振片 時會造成少量的反射損耗，減少藍光雷射的輸出功率。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500
幫浦功率 (mW) 藍光峰值功率 (W)
加偏振片 不加偏振片
圖 3.18 偏振片對藍光峰值功率的影響