【摘要】：2μm波長(zhǎng)激光器由于其波長(zhǎng)特點(diǎn),處于人眼安全與大氣窗口的波段,同時(shí),水在2μm附近有較強(qiáng)的吸收峰,因此,近年來,在醫(yī)療,通信,環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面,2μm激光器越來越得到各界的重視與應(yīng)用。與此同時(shí),超短脈沖激光由于其窄脈寬,高峰值功率等特點(diǎn),在生物切割及光電子器件加工等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。因此,本文將兩者結(jié)合在一起進(jìn)行研究,主要研究的是利用主動(dòng)鎖模技術(shù),獲得Tm:LuAG晶體的主動(dòng)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(xué)特性。根據(jù)其光譜性質(zhì),選擇了788nm輸出的泵浦源作為實(shí)驗(yàn)泵浦。根據(jù)Tm3+離子的能級(jí)結(jié)構(gòu),建立了Tm:LuAG激光器速率方程,進(jìn)而討論分析了Tm3+離子濃度對(duì)馳豫振蕩與上變頻效應(yīng)的影響,對(duì)Tm:LuAG晶體激光器激光器閾值進(jìn)行了分析。另外,對(duì)Tm:LuAG晶體的熱效應(yīng)進(jìn)行了分析,對(duì)晶體的熱焦距進(jìn)行了計(jì)算測(cè)量,說明由于晶體具有較強(qiáng)的熱效應(yīng),會(huì)對(duì)激光器出光情況產(chǎn)生影響,需要通過選擇合理諧振腔參數(shù)來抑制熱效應(yīng)。其次,分析了鎖模的基本原理,并對(duì)主動(dòng)鎖模原理進(jìn)行了著重分析,包括對(duì)鎖模過程的時(shí)域和頻域的分析,相位調(diào)制原理和振幅調(diào)制原理的分析,以及主動(dòng)鎖模激光器的脈寬分析。并分析了鎖模諧振腔的設(shè)計(jì)原理,通過對(duì)諧振腔參數(shù)的分析,得出各個(gè)參數(shù)的理論數(shù)值。從而確定實(shí)驗(yàn)所需的諧振腔的具體結(jié)構(gòu)。最后,搭建實(shí)驗(yàn)諧振腔裝置,通過調(diào)節(jié)得到連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的激光輸出,通過對(duì)聲光鎖模調(diào)制器的研究與調(diào)試,使實(shí)驗(yàn)腔長(zhǎng)與晶體及鎖模調(diào)制器各參數(shù)相匹配,獲得鎖模脈沖激光。在諧振腔內(nèi)加入F-P標(biāo)準(zhǔn)具選擇波長(zhǎng),以得到更優(yōu)化的鎖模脈沖激光輸出。最終對(duì)輸出脈沖激光進(jìn)行出光特性,波長(zhǎng)脈寬測(cè)量,頻譜分析等測(cè)試,得到中心波長(zhǎng)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(zhì)量為M2=1.035。
【圖文】：

圖 1-1 YSGG:GSAG 主動(dòng)鎖模 X 型諧振腔[35]半導(dǎo)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(bào)道了對(duì)于 Tm-Ho 共摻晶體的主動(dòng)鎖模益介質(zhì)為 Tm,Ho:BaYF 晶體，通過在諧振腔內(nèi)插入聲光鎖模振幅調(diào)得到脈沖輸出得到了的脈沖光輸出，脈寬為 96.6ps，重復(fù)頻率為 1心波長(zhǎng)為 2060nm 的超短脈沖輸出，其平均輸出功率為 20mW。G Marano 等人實(shí)驗(yàn)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(yīng)用廣泛的主動(dòng)以及被動(dòng)鎖模諧振腔的腔型[36]。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文率更高，這也為未來的研究提供了一種運(yùn)用半導(dǎo)體泵浦源的思路。同時(shí)，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(jié)構(gòu)圖，這種腔型由于不但可以保證振蕩光斑半徑較小，同時(shí)可以盡量拉長(zhǎng)，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(shè)計(jì)基準(zhǔn)，，時(shí)至今日，無論主動(dòng)鎖模還是被動(dòng)鎖模技術(shù)對(duì)型腔型都有著廣泛的應(yīng)用需求。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN248

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2708743