新型全固態(tài)激光器及其鎖模技術(shù)的研究.pdf

1、全固態(tài)激光器效率高、體積小、成本低、光束質(zhì)量好，是當(dāng)前激光領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。特別是以摻鐿(Yb3+)晶體作為增益介質(zhì)的全固態(tài)激光器可以實(shí)現(xiàn)高功率、大能量和超短脈沖激光輸出，近年來(lái)引起了人們的廣泛關(guān)注。為了開(kāi)發(fā)低閾值、高效率，不同形式激光運(yùn)轉(zhuǎn)的新型全固態(tài)摻Y(jié)b3+激光器，本論文對(duì)國(guó)內(nèi)一些新型摻Y(jié)b3+晶體開(kāi)展了系統(tǒng)的激光實(shí)驗(yàn)和理論研究，主要包括低閾值的Yb:GSO激光器、高效率的Yb:GdYAB自倍頻激光器和自調(diào)Q的Yb,Na:CaF2

2、激光器及各種新型激光器的鎖模研究。研究結(jié)果不僅為新型激光材料的生長(zhǎng)和應(yīng)用提供了參考，而且對(duì)發(fā)展實(shí)用化的新型全固態(tài)超短脈沖激光器也具有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾部分： 1.利用ABCD傳輸矩陣對(duì)全固態(tài)激光器諧振腔內(nèi)的光斑分布規(guī)律進(jìn)行了分析。根據(jù)理論計(jì)算，率先在國(guó)際上實(shí)現(xiàn)了全固態(tài)Yb:GSO激光器低閾值激光輸出。對(duì)利用半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(SESAM)鎖模的諧振腔進(jìn)行了理論分析，通過(guò)選擇不同調(diào)制深度的S

3、ESAM和腔結(jié)構(gòu)分別實(shí)現(xiàn)了新型全固態(tài)Yb:GSO激光器的調(diào)Q鎖模和連續(xù)鎖模脈沖輸出。 2.首次開(kāi)展了新型Yb:GdYAB自倍頻激光器的實(shí)驗(yàn)和理論研究，獲得了高達(dá)67％的光-光轉(zhuǎn)換效率和寬達(dá)67nm的紅外激光調(diào)諧輸出。推導(dǎo)了自倍頻激光器動(dòng)力學(xué)方程，分析了決定自倍頻功率輸出的各種參數(shù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了全固態(tài)Yb:GdYAB激光器的自倍頻實(shí)驗(yàn)，得到從激光二極管到綠光的轉(zhuǎn)換效率為18.6％，它是迄今為止CW運(yùn)轉(zhuǎn)的自倍頻激光器輸出最高的光

4、光轉(zhuǎn)換效率。 3.利用SESAM對(duì)Yb:GdYAB激光器進(jìn)行了鎖模實(shí)驗(yàn)，首次得到了該激光器872fs的超短脈沖輸出；并實(shí)現(xiàn)了全固態(tài)Yb:GdYAB激光器的雙波長(zhǎng)穩(wěn)定鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)。分析了含自倍頻效應(yīng)的SESAM鎖模激光器方程，證明了適度的自倍頻效應(yīng)在鎖模激光器中具有抑制調(diào)Q和實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定鎖模的作用。 4.系統(tǒng)開(kāi)展了新型Yb3+,Na+：CaF2系列氟化物晶體的激光和熒光實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，證明了摻入Na+具有提高熒光效率，降低