新型全固態(tài)近紅外短脈沖激光器的研究.pdf

1、全固態(tài)激光器能夠?qū)崿F(xiàn)高的轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定的激光輸出性能，并且具有光束質(zhì)量好、集成度高和方便搬運(yùn)等優(yōu)點(diǎn)，一直是激光領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。其中，利用調(diào)Q技術(shù)和鎖模技術(shù)實(shí)現(xiàn)的短脈沖激光器具有峰值功率高、脈沖能量易控制等特點(diǎn)，能夠滿足諸多領(lǐng)域的應(yīng)用需要。但實(shí)現(xiàn)新波長、雙波長、（超）短脈沖激光的關(guān)鍵技術(shù)以及新型激光工作物質(zhì)（如:透明陶瓷、新型混晶晶體和新型可飽和吸收體等）仍是本領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本論文針對(duì)有關(guān)問題進(jìn)行詳細(xì)而深入的研究。
　　本文主要的

2、研究內(nèi)容如下:
　　第二章研究了1052nm單波長Nd∶YAG透明陶瓷Ceramic高功率連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)模式和被動(dòng)調(diào)Q脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)模式激光器。光光轉(zhuǎn)換效率和斜效率為26.2％和30.0％，連續(xù)激光的最大輸出功率為6.1W。利用Cr4+∶YAG為可飽和吸收體，得到1052nm單波長調(diào)Q短脈沖激光。獲得重復(fù)頻率為84 kHz的調(diào)Q短脈沖激光輸出，最大輸出功率為3.95W，最窄脈沖寬度為15.36 ns。
　　研究了1357nm單波長Nd∶

3、YAG透明陶瓷ceramic激光器。連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大輸出功率為2.4 W。使用V3+∶YAG為可飽和吸收體，得到的被動(dòng)調(diào)Q脈沖激光的重復(fù)頻率為15 kHz，脈沖寬度為20 ns，最大輸出功率為628 mW。
　　研究了1.4微米人眼安全波段的鎖模皮秒脈沖激光器，光光轉(zhuǎn)換效率為7.45％，輸出鎖模脈沖激光最大功率為842 mW。脈沖寬度為20.8 ps，中心波長為1443nm，線寬為0.21 nm。該結(jié)果是首次對(duì)1.4μm人眼安全波段

4、被動(dòng)鎖模激光的首次報(bào)道。
　　第三章研究了石榴石基質(zhì)的Nd∶GYAG混晶晶體的連續(xù)激光特性，中心波長為1064.4 nm。分別研究了Z型和W型被動(dòng)鎖模超短脈沖激光的輸出特性，最大功率分別為480 mW和210mW，測得脈沖持續(xù)時(shí)間均為11.1 ps。
　　研究了Nd∶GYSO晶體的雙波長激光，中心波長為1073.6 nm和1074.7nm;得到1.5 W的調(diào)Q短脈沖激光輸出，調(diào)制元件為Cr4+∶YAG，對(duì)應(yīng)的脈沖寬度和重復(fù)頻

5、率分別為87.7 ns和4 kHz，得到1.5 W的最大輸出功率;研究了5 ps的1074nm Nd∶GYSO晶體被動(dòng)鎖模超短脈沖激光輸出。
　　第四章研究了Nd∶YSAG混晶晶體1060.8 nm和1063.2 nm雙波長被動(dòng)鎖模激光器，最大功率為470 mW。詳細(xì)地研究了自相關(guān)花樣，拍頻脈沖的脈沖寬度約為800 fs，時(shí)間間隔約為1.5 ps，整個(gè)自相關(guān)包絡(luò)的寬度約為3.8 ps。
　　研究了Yb∶YCOB的鎖模激光器。

6、在不使用色散補(bǔ)償裝置的情形下，實(shí)現(xiàn)了328 fs的Yb∶YCOB混晶晶體的飛秒超短脈沖激光輸出，測得脈沖激光的中心波長在1038 nm附近，光譜尖峰處出現(xiàn)了尖峰分裂。在諧振腔內(nèi)加入兩篇補(bǔ)償量為300fs2的負(fù)色散GTI色散補(bǔ)償鏡，得到最高平均輸出功率約為240 mW的雙波長同步的鎖模脈沖激光輸出。
　　第五章研究了金納米棒GNR-SA的Nd∶GAGG被動(dòng)調(diào)Q脈沖激光器。得出可飽和吸收體調(diào)制深度、非飽和損耗和飽和能量密度分別為9％、

7、50％和0.022mW/cm2。使用Nd∶GAGG材料，研究了1061nm和1106nm的短脈沖激光特性。
　　研究了MoS2可飽和吸收體的Nd∶YVO4鎖模激光器。成功測得調(diào)制深度和飽和通量分別為7％和847 nJ/m2。利用MoS2為吸收體，得到最高輸出高功率為89mW鎖模激光，脈沖寬度為12.7 ps。
　　本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為:
　　1.首次分別實(shí)現(xiàn)了Nd∶YAG透明陶瓷的1052nm和1357nm調(diào)Q激光。<

8、br>　　2.首次實(shí)現(xiàn)了1.4μm人眼安全波段Nd∶YAG透明陶瓷的皮秒脈沖輸出。輸出最大功率為842mW，得到20.8 ps的脈沖持續(xù)時(shí)間。
　　3.首次實(shí)現(xiàn)了Nd∶GYAG混晶晶體Z型和W型被動(dòng)鎖模超短脈沖激光的輸出，得到了480mW和210mW的功率，脈沖持續(xù)時(shí)間為11.1 ps。
　　4.首次實(shí)現(xiàn)了Nd∶GYSO晶體的雙波長調(diào)Q短脈沖激光輸出，中心波長為1073.6nm和1074.7 nm，得到1.5 W的最大輸出功

9、率;首次實(shí)現(xiàn)了Nd∶GYSO晶體5 ps超短脈沖。
　　5.首次實(shí)現(xiàn)了470 mW的Nd∶YSAG晶體雙波長的超快激光輸出，兩個(gè)波長為1060.8nm和1063.2nm;并對(duì)其自相關(guān)波形進(jìn)行了分析。
　　6.首次實(shí)現(xiàn)了1041.6nm和1044.6 nm的Yb∶YCOB晶體的240mW的雙波長同步鎖模激光。
　　7.首次分別實(shí)現(xiàn)了1061 nm和1106 nm的Nd∶GAGG調(diào)Q激光，使用金納米棒 GNR為可飽和吸收體