具有高平均功率的飛秒激光光源在科學(xué)研究、非線(xiàn)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(diǎn)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(jià)格低廉、使用壽命長(zhǎng)且輸出功率高,隨著近年來(lái)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(kāi)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(kāi)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(xué)特性和熱特性,被稱(chēng)為是激光領(lǐng)域中不可多得的好材料。實(shí)驗(yàn)中使用980 nm的二極管激光器作為泵浦源,分別搭建了半導(dǎo)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(guò)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(shí)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(shí)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(lái)源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Yb3+離子的能級(jí)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(kāi)展了基于該諧振腔結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)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(dú)提供增益，使率為 25 W 的光纖耦合式二極管作為泵浦源，實(shí)驗(yàn)獲得了 1.5 W，68 fs 的鎖在該實(shí)驗(yàn)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(huì)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(shí)現(xiàn)更高功率百飛秒量級(jí)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(gè)研究方向，高功率秒激光光源與非線(xiàn)性頻率變換技術(shù)的結(jié)合，能夠?qū)⒓す獠ㄩL(zhǎng)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(jìn)入新的時(shí)期。 本論文的研究意義及主要研究?jī)?nèi)容

圖 2.1 三種被動(dòng)鎖模機(jī)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(dòng)鎖模技術(shù)獲得短脈沖激光的輸出，依賴(lài)于可飽和吸收效應(yīng)，可飽和吸收體的吸收損耗是與光場(chǎng)強(qiáng)度的大小成反比，對(duì)弱光場(chǎng)的部分引入較大的吸收損耗，而對(duì)強(qiáng)光場(chǎng)的部分引入較小的吸收損耗，這樣就會(huì)使得弱光的透過(guò)率很低而強(qiáng)光的透過(guò)率很高；當(dāng)光場(chǎng)的強(qiáng)度與可飽和吸收體的飽和能流相當(dāng)時(shí)，吸收損耗就為零，光透過(guò)率可以達(dá)到 100%。被動(dòng)鎖模可以分為三種類(lèi)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(fù)時(shí)間的長(zhǎng)短。這三種鎖模方式的脈沖形成機(jī)制如圖 2.1 所示。慢飽和吸收鎖模指的是損耗恢復(fù)時(shí)間相比于脈沖寬度要長(zhǎng)的多，但是比脈沖在腔內(nèi)來(lái)回一圈的時(shí)間短，如圖 2.1（a）所示，超短脈沖的輸出與動(dòng)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(jī)制。相對(duì)來(lái)說(shuō)，固體激光器比染料激光器的增益截面要小很多，且上能級(jí)壽命長(zhǎng)，所以在輸出脈沖時(shí)，增益飽和能量會(huì)比腔內(nèi)的脈沖能量大的多，并且保持在一個(gè)固定值，不會(huì)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(fù)時(shí)間和脈沖寬度差不多的可


本文編號(hào)：2916073