發(fā)布時間：2020-12-14 07:34

　　具有高平均功率的飛秒激光光源在科學研究、非線性頻率變換、醫(yī)療和工業(yè)加工等方面都有非常廣泛的應(yīng)用,是目前激光技術(shù)研究的熱點之一。使用二極管激光器直接泵浦的全固態(tài)飛秒激光器體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、價格低廉、使用壽命長且輸出功率高,隨著近年來高功率高亮度二極管激光器的快速發(fā)展,探索使用二極管泵浦的高功率全固態(tài)超快激光光源具有非常重要的意義。本論文主要開展了使用二極管泵浦的高功率摻鐿全固態(tài)飛秒振蕩器的研究工作。本人在碩士期間的主要工作如下:1.開展使用二極管泵浦的Yb:CGA飛秒振蕩器研究。Yb:CGA晶體由于具有良好的光學特性和熱特性,被稱為是激光領(lǐng)域中不可多得的好材料。實驗中使用980 nm的二極管激光器作為泵浦源,分別搭建了半導體可飽和吸收鏡（SESAM）鎖模和克爾透鏡（KLM）鎖模的Yb:CGA飛秒振蕩器。使用SESAM鎖模獲得了83 fs,366 mW以及104 fs,1.58 W的激光輸出;通過在諧振腔內(nèi)插入克爾介質(zhì),采用雙聚焦諧振腔結(jié)構(gòu)在Yb:CGA晶體中實現(xiàn)了85 fs,810 mW的克爾透鏡鎖模激光輸出,這種諧振腔結(jié)構(gòu)使克爾透鏡鎖模的實現(xiàn)不再局限于必須使用緊聚焦諧振腔以及高亮度的泵... 

【文章來源】：西安電子科技大學陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Yb3+離子的能級結(jié)構(gòu)分布圖

圖 1.2 二極管泵浦克爾透鏡鎖模 Yb:Lu2O3飛秒振蕩器[41]2018 年，我們組的田文龍等人也開展了基于該諧振腔結(jié)構(gòu)的實驗研究，通腔內(nèi)插入 2 mm 厚的石英片作為克爾介質(zhì)，Yb:CYA 晶體單獨提供增益，使率為 25 W 的光纖耦合式二極管作為泵浦源，實驗獲得了 1.5 W，68 fs 的鎖在該實驗中，激光輸出功率的提升主要受到泵浦源輸出功率的限制，如果使率更高的泵浦源，可能會輸出更高功率的激光[42]。隨著高功率二極管激光器使用這一新的諧振腔結(jié)構(gòu)有望實現(xiàn)更高功率百飛秒量級的鎖模激光輸出。高功率、窄脈寬一直是全固態(tài)飛秒激光器非常重要的一個研究方向，高功率秒激光光源與非線性頻率變換技術(shù)的結(jié)合，能夠?qū)⒓す獠ㄩL從紫外波段拓展波段甚至是太赫茲波段，使得全固態(tài)激光的發(fā)展進入新的時期。 本論文的研究意義及主要研究內(nèi)容

圖 2.1 三種被動鎖模機制[51]：（a）慢飽和吸收鎖模；（b）快飽和吸收鎖模；（c）孤子鎖模被動鎖模技術(shù)獲得短脈沖激光的輸出，依賴于可飽和吸收效應(yīng)，可飽和吸收體的吸收損耗是與光場強度的大小成反比，對弱光場的部分引入較大的吸收損耗，而對強光場的部分引入較小的吸收損耗，這樣就會使得弱光的透過率很低而強光的透過率很高；當光場的強度與可飽和吸收體的飽和能流相當時，吸收損耗就為零，光透過率可以達到 100%。被動鎖�？梢苑譃槿�種類型[44]：慢飽和吸收鎖模[45],[46]、快飽和吸收鎖模[47],[48]和孤子鎖模[44],[49],[50]，主要依據(jù)是飽和吸收體恢復時間的長短。這三種鎖模方式的脈沖形成機制如圖 2.1 所示。慢飽和吸收鎖模指的是損耗恢復時間相比于脈沖寬度要長的多，但是比脈沖在腔內(nèi)來回一圈的時間短，如圖 2.1（a）所示，超短脈沖的輸出與動態(tài)的增益飽和有關(guān)。最初應(yīng)用在染料激光器中的鎖模方式就是基于該機制。相對來說，固體激光器比染料激光器的增益截面要小很多，且上能級壽命長，所以在輸出脈沖時，增益飽和能量會比腔內(nèi)的脈沖能量大的多，并且保持在一個固定值，不會出現(xiàn)增益飽和的現(xiàn)象。想要輸出較短的鎖模脈沖激光，就要使用恢復時間和脈沖寬度差不多的可


本文編號：2916073