新型全固態(tài)激光器及其鎖模技術的研究.pdf

1、全固態(tài)激光器效率高、體積小、成本低、光束質量好，是當前激光領域的研究熱點之一。特別是以摻鐿(Yb3+)晶體作為增益介質的全固態(tài)激光器可以實現高功率、大能量和超短脈沖激光輸出，近年來引起了人們的廣泛關注。為了開發(fā)低閾值、高效率，不同形式激光運轉的新型全固態(tài)摻Yb3+激光器，本論文對國內一些新型摻Yb3+晶體開展了系統(tǒng)的激光實驗和理論研究，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。研究結果不僅為新型激光材料的生長和應用提供了參考，而且對發(fā)展實用化的新型全固態(tài)超短脈沖激光器也具有一定的理論意義和實用價值。論文的主要工作和創(chuàng)新點包括以下幾部分： 1.利用ABCD傳輸矩陣對全固態(tài)激光器諧振腔內的光斑分布規(guī)律進行了分析。根據理論計算，率先在國際上實現了全固態(tài)Yb:GSO激光器低閾值激光輸出。對利用半導體可飽和吸收鏡(SESAM)鎖模的諧振腔進行了理論分析，通過選擇不同調制深度的S

3、ESAM和腔結構分別實現了新型全固態(tài)Yb:GSO激光器的調Q鎖模和連續(xù)鎖模脈沖輸出。 2.首次開展了新型Yb:GdYAB自倍頻激光器的實驗和理論研究，獲得了高達67％的光-光轉換效率和寬達67nm的紅外激光調諧輸出。推導了自倍頻激光器動力學方程，分析了決定自倍頻功率輸出的各種參數，在此基礎上進行了全固態(tài)Yb:GdYAB激光器的自倍頻實驗，得到從激光二極管到綠光的轉換效率為18.6％，它是迄今為止CW運轉的自倍頻激光器輸出最高的光

4、光轉換效率。 3.利用SESAM對Yb:GdYAB激光器進行了鎖模實驗，首次得到了該激光器872fs的超短脈沖輸出；并實現了全固態(tài)Yb:GdYAB激光器的雙波長穩(wěn)定鎖模運轉。分析了含自倍頻效應的SESAM鎖模激光器方程，證明了適度的自倍頻效應在鎖模激光器中具有抑制調Q和實現穩(wěn)定鎖模的作用。 4.系統(tǒng)開展了新型Yb3+,Na+：CaF2系列氟化物晶體的激光和熒光實驗研究。通過對比實驗，證明了摻入Na+具有提高熒光效率，降低