半導(dǎo)體泵浦的高功率Yb,Na-CaF2激光器特性的研究.pdf

1、基于摻鐿(Yb)晶體的全固態(tài)激光器，由于其能夠由半導(dǎo)體激光器直接泵浦，在1微米波段獲得高功率、大能量和超短脈沖激光輸出，近年來獲得了研究人員的廣泛關(guān)注。該類激光器的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了飛秒激光的低成本、集成化，推動了飛秒激光在工業(yè)、科研等領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。本文的研究內(nèi)容是以我國自主研發(fā)的新型Yb，Na：CaF2激光晶體為增益介質(zhì)，系統(tǒng)研究基于該晶體實(shí)現(xiàn)高功率和飛秒激光運(yùn)轉(zhuǎn)的相關(guān)問題和特性，包括：激光腔設(shè)計(jì)、熱效應(yīng)的影響、斜效率問題、激光鎖模動力學(xué)

2、過程。最終獲得了迄今為止在同樣泵浦條件下，同類氟化物激光器連續(xù)輸出的最高功率14.5W，并首次實(shí)現(xiàn)了Yb，Na：CaF2激光器的飛秒連續(xù)鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)。
　　 本論文的主要工作與創(chuàng)新可以概括為以下幾點(diǎn)：
　　 1.介紹了飛秒激光技術(shù)與摻Y(jié)b激光晶體的研究歷史與發(fā)展進(jìn)程，闡述了新型Yb，Na：CaF2晶體的特點(diǎn)和優(yōu)勢。介紹了在高功率激光器中，增益介質(zhì)的飽和吸收效應(yīng)，溫度場分布與熱透鏡效應(yīng)。
　　 2.基于Yb，Na：Ca

3、F2晶體，實(shí)現(xiàn)高功率高效率連續(xù)激光運(yùn)轉(zhuǎn)。在吸收泵浦功率23W下，獲得了14.5W的連續(xù)激光輸出，相應(yīng)的斜率效率為63％，光束質(zhì)量M2因子為2.0。這是迄今為止，國內(nèi)外報(bào)道的同類激光器在室溫運(yùn)轉(zhuǎn)下連續(xù)輸出的最高功率。并實(shí)現(xiàn)了激光器在1023-1073nm范圍內(nèi)的輸出光譜寬帶連續(xù)可調(diào)諧。
　　 3.實(shí)驗(yàn)研究了基于Yb，Na：CaF2激光晶體的飛秒激光器。在吸收泵浦功率7.2W的條件下，首次獲得了脈沖寬度178fs，輸出功率460mW

4、，中心波長1036nm，重復(fù)頻率82.4MHz的脈沖序列。
　　 4.實(shí)驗(yàn)研究了腔內(nèi)負(fù)色散量對鎖模狀態(tài)影響的動力學(xué)過程，獲得了該鎖模激光器中色散、脈沖寬度、輸出功率和運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)之間關(guān)系的全景圖像。在激光器腔內(nèi)往返負(fù)色散從2000fs2到2700fs2的優(yōu)化過程中，分別得到了脈寬175fs的最窄脈沖與輸出功率503mW的最高單脈沖輸出功率。
　　 5.詳細(xì)研究了目前常用的兩種定義斜效率曲線的方法(分別以入射泵浦功率和吸收泵浦