【摘要】：超快激光具有高重復頻率、窄脈沖寬度、高峰值功率等特點,在精密加工、醫(yī)療、生物、物理、化學等領域具有廣泛的應用。隨著高功率半導體激光二極管(Laser Diode,LD)的快速發(fā)展,Yb3+離子摻雜的激光晶體與陶瓷在超快激光輸出性能上的優(yōu)勢日益凸顯。以LD作為泵浦源,利用Yb3+離子摻雜的不同晶體與陶瓷作為激光增益介質的超快激光方面研究已成為目前熱點研究領域。激光鎖模技術是目前獲得超快激光的主要途徑。其中,半導體可飽和吸收鏡(Semiconductor Saturable Absorber Mirror,SESAM)由于具有設計靈活、易自啟動、系統(tǒng)穩(wěn)定等諸多優(yōu)點,使得SESAM已成為產生超快激光的常用鎖模器件之一。本文主要采用SESAM作為鎖模元件,分別對以稀土Yb3+離子作為摻雜的硅酸鹽晶體Yb:GYSO、Yb:YSO,以及石榴石結構Yb:YAG陶瓷、Yb:CaGdA1O4晶體超快激光特性開展了系統(tǒng)研究,以期拓展產生近紅外波段高性能固體超快激光的有效途徑。主要研究內容如下:1.首先對固體超快激光的特點、應用領域及發(fā)展歷程進行了綜述歸納,詳細地描述了常用主動和被動鎖模技術的原理,特別是對SESAM鎖模技術的鎖模物理運行機制進行了系統(tǒng)介紹。其次,針對穩(wěn)定鎖模激光諧振腔結構進行了設計,并介紹了超快激光常用的色散補償技術。最后,總結分析了摻雜Yb3+離子激光陶瓷與晶體的共同優(yōu)點與其之間的差異。2..以SESAM作為鎖模元件,分別對Yb3+離子摻雜硅酸鹽激光晶體Yb:GYSO和Yb：YSO的飛秒超快激光特性進行了對比研究,分析了 Yb:GYSO、Yb:YSO晶體孤子鎖模(Soliton Mode Locking,SML)運轉下的非線性效應。3.以SESAM作為鎖模元件,采用Yb3+離子摻雜石榴石結構Yb:YAG陶瓷和Yb:CaGdA104晶體分別實現(xiàn)了鎖模激光運轉,并分別研究分析了超快激光特性。
【圖文】：

（２）無激發(fā)態(tài)吸收與能量上轉換過程；逡逑（３）熒光壽命相對較長，可作為優(yōu)良儲能或激光放大材料；逡逑（４）晶體吸收帶寬較寬，能與ＬＤ激光泵浦源進行有效匹配（８７０？１１００（５）激光與泵浦光波長相接近，即量子缺陷低。量子效率在理論上９０％；逡逑（６）多數(shù)較高Ｙｂ３＋離子濃度摻雜激光晶體無濃度淬滅現(xiàn)象發(fā)生，ｇ卩：濃度摻雜；逡逑（７）發(fā)射與吸收光譜之間Ｓｔｏｋｅｓ頻移量較小，晶體熱負荷小。逡逑Ｙｂ３＋離子摻雜激光陶瓷除了具有Ｙｂ３＋離子摻雜激光晶體所具備的以上而且具有以下幾點優(yōu)勢［２６－２９］：逡逑（１）燒制溫度相對較低，，制備周期較短；逡逑（２）生產成本較低，適用于規(guī)�；a；逡逑（３）易大尺寸制備。逡逑

邐Ｔｉｍｅ－邐？？逡逑圖２．１邋ＣＷ激光和ＣＷＭＬ激光振蕩頻率之間相位關系及輸出形式［Ｉ］逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｐｈａｓｅ邋ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ邋ａｎｄ邋ｏｕｔｐｕｔ邋ｆｏｒｍ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ＣＷ邋ｌａｓｅｒ邋ａｎｄ邋ＣＷＭＬ邋ｌａｓｅｒ邋ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ逡逑ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ逡逑根據(jù)激光諧振腔的駐波條件，諧振腔內第ｑ個激光振蕩縱模頻率Ｘ）ｑ為：逡逑0士Ｌ邐（２．丨）逡逑Ｃ和Ｌ分別是真空條件下光速和諧振腔長，ｎ表示光路所處環(huán)境折射率值，ｑ為整逡逑數(shù)值，則相鄰激光振蕩縱模頻率間隔為：逡逑ＡＵ丨邐＝邐（２．２）逡逑考慮到時間、空間項，第ｑ個縱模電場為：逡逑８逡逑
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN24

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本文編號：2617869