【摘要】：2μm波長激光器由于其波長特點,處于人眼安全與大氣窗口的波段,同時,水在2μm附近有較強的吸收峰,因此,近年來,在醫(yī)療,通信,環(huán)境監(jiān)測等方面,2μm激光器越來越得到各界的重視與應用。與此同時,超短脈沖激光由于其窄脈寬,高峰值功率等特點,在生物切割及光電子器件加工等領域都有重要的應用。因此,本文將兩者結合在一起進行研究,主要研究的是利用主動鎖模技術,獲得Tm:LuAG晶體的主動鎖模脈沖激光。本文首先分析了鎖模激光器以及Tm:LuAG晶體激光器的發(fā)展情況以及Tm:LuAG晶體的各種理化與光學特性。根據(jù)其光譜性質,選擇了788nm輸出的泵浦源作為實驗泵浦。根據(jù)Tm3+離子的能級結構,建立了Tm:LuAG激光器速率方程,進而討論分析了Tm3+離子濃度對馳豫振蕩與上變頻效應的影響,對Tm:LuAG晶體激光器激光器閾值進行了分析。另外,對Tm:LuAG晶體的熱效應進行了分析,對晶體的熱焦距進行了計算測量,說明由于晶體具有較強的熱效應,會對激光器出光情況產生影響,需要通過選擇合理諧振腔參數(shù)來抑制熱效應。其次,分析了鎖模的基本原理,并對主動鎖模原理進行了著重分析,包括對鎖模過程的時域和頻域的分析,相位調制原理和振幅調制原理的分析,以及主動鎖模激光器的脈寬分析。并分析了鎖模諧振腔的設計原理,通過對諧振腔參數(shù)的分析,得出各個參數(shù)的理論數(shù)值。從而確定實驗所需的諧振腔的具體結構。最后,搭建實驗諧振腔裝置,通過調節(jié)得到連續(xù)運轉狀態(tài)下的激光輸出,通過對聲光鎖模調制器的研究與調試,使實驗腔長與晶體及鎖模調制器各參數(shù)相匹配,獲得鎖模脈沖激光。在諧振腔內加入F-P標準具選擇波長,以得到更優(yōu)化的鎖模脈沖激光輸出。最終對輸出脈沖激光進行出光特性,波長脈寬測量,頻譜分析等測試,得到中心波長為2023.75nm,最大輸出功率0.248m W,脈寬為706ps,重頻為81.996MHz的鎖模脈沖激光輸出,光束質量為M2=1.035。
【圖文】：

圖 1-1 YSGG:GSAG 主動鎖模 X 型諧振腔[35]半導體激光器作為泵浦源此后逐漸開始流行。2003 年，米蘭理工alzerano 與 Marano 等人首次報道了對于 Tm-Ho 共摻晶體的主動鎖模益介質為 Tm,Ho:BaYF 晶體，通過在諧振腔內插入聲光鎖模振幅調得到脈沖輸出得到了的脈沖光輸出，脈寬為 96.6ps，重復頻率為 1心波長為 2060nm 的超短脈沖輸出，其平均輸出功率為 20mW。G Marano 等人實驗的裝置圖如圖 1-2 所示，這也是首次使用了 Z 型也是一種應用廣泛的主動以及被動鎖模諧振腔的腔型[36]。

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文率更高，這也為未來的研究提供了一種運用半導體泵浦源的思路。同時，Sorokin 等人首次采用了 4 鏡 X 型腔型搭建激光諧振腔，圖 1-1 是他們的結構圖，這種腔型由于不但可以保證振蕩光斑半徑較小，同時可以盡量拉長，便于得到更穩(wěn)定的振蕩光輸出。所以在接下來的研究中，許多諧振腔用 X 型腔型作為設計基準，，時至今日，無論主動鎖模還是被動鎖模技術對型腔型都有著廣泛的應用需求。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN248

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

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本文編號：2708743