發(fā)布時間：2021-11-21 12:41

　　全固態(tài)激光器蘊含了半導(dǎo)體激光器（LD）與固體激光器的各種優(yōu)點,具有平均和峰值功率高、轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、體積小、壽命長、激光輸出波段廣和工作方式多樣等特點。被廣泛應(yīng)用于激光精細(xì)加工、激光通信、激光雷達(dá)、生物醫(yī)學(xué)、大氣探測和軍事等眾多領(lǐng)域。本文主要以中心波長為976 nm的半導(dǎo)體激光器來泵浦吸收截面大、發(fā)射截面范圍寬的Yb:CALGO激光晶體,使用BBO（偏硼酸鋇）和Mg:LN（摻鎂鈮酸鋰）晶體分別與輸出鏡組成的非線性鏡作為鎖模元件,研究了Yb:CALGO激光器的連續(xù)、脈沖、可調(diào)諧等性能。主要內(nèi)容如下:1.主要介紹了全固態(tài)激光器的發(fā)展歷程和鎖模技術(shù)的基本原理,分析了激光諧振腔的基本理論并介紹了諧振腔的設(shè)計方法。還詳細(xì)介紹了實驗中用到的激光增益介質(zhì)Yb:CALGO晶體與非線性晶體BBO及Mg:LN晶體。2.介紹了非線性頻率變換中的相位匹配理論及相位匹配方法:雙折射相位匹配（Birefringent phase matching,BPM）。由非線性晶體與輸出鏡組成的非線性鏡及其鎖模原理,并簡單介紹了非線性鏡鎖模超快激光器的研究進(jìn)展。3.以中心波長為976 nm的半導(dǎo)體... 

【文章來源】：山東師范大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Keyes的實驗裝置圖

山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文8圖1.2“Z”型折疊腔實驗裝置圖“Z”型折疊腔，相當(dāng)于在直腔中引入一個由一個曲率半徑較大的反射鏡和一個曲率半徑較小的反射鏡組成的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)。通過調(diào)節(jié)折疊臂的長度，可以靈活的控制激光晶體和非線性晶體上的基模光斑半徑。望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的引入可以達(dá)到以下的目的：（1）不會破壞輸入鏡M1附近的腔模參數(shù)，可以保證“Z”型折疊腔和腔長較短的直腔有相差不大的輸出功率。（2）增大了諧振腔的長度，降低了脈沖重復(fù)頻率，增大了單脈沖能量，有利于實現(xiàn)連續(xù)鎖模。（3）可以使輸出鏡M4附近，也就是非線性晶體上的基模光斑尺寸非常小，提高了非線性晶體上基波光的功率密度，從而使轉(zhuǎn)換效率增大。我們以“Z”型折疊腔為例，基于經(jīng)典的ABCD變換矩陣?yán)碚�，對腔�?nèi)模式進(jìn)行分析。如圖1.2所示，其中輸入鏡M1為平面鏡；M2、M3曲率半徑分別為R2、R3；M4可以為對基波光不同透過率的平面輸出鏡。其中L1、L2、L3為折疊腔的三個臂長。假設(shè)激光晶體的熱透鏡效應(yīng)等效焦距為F，并且緊貼輸入鏡M1放置。則從輸入鏡M1的傳輸矩陣為：123233213210101010111122011011011011010101011122101011011011LLLTFRRLLLABRRF==CD(1-1)為了保證激光在諧振腔內(nèi)穩(wěn)定的振蕩，諧振腔必須滿足穩(wěn)定性條件：()1-1<12A+D(1-2)

山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文9基于ABCD變換矩陣，我們使用MATLAB軟件編寫了計算腔內(nèi)各處腔模大小的程序，來設(shè)計滿足腔模匹配的合適的諧振腔。下面我們使用實驗中已經(jīng)優(yōu)化好的一組參數(shù)進(jìn)行模擬計算，如表1.1所示。表1.1諧振腔參數(shù)R1/mmR2/mmR3/mmR4/mmL1/mmL2/mmL3/mm∞500100∞58060070我們假設(shè)激光晶體上產(chǎn)生的熱透鏡效應(yīng)等效焦距F為300mm。通過MATLAB軟件，使用編寫好的程序進(jìn)行計算，可以得到諧振腔各個位置腔模大小，如圖1.3所示。圖1.3“Z”型折疊腔內(nèi)光斑半徑分布計算得到()A+D2=0.8222，滿足穩(wěn)定性條件-1<(A+D)21，根據(jù)MATLAB程序計算得到M1處腔模半徑228μm，M4處腔模半徑68μm。由腔模匹配理論，我們可以通過模擬程序設(shè)計滿足不同情況的諧振腔。1.3鎖模技術(shù)1.3.1鎖模的基本原理鎖模技術(shù)是獲得超快激光的重要方法。為了獲得超短脈沖，可以采取鎖模技術(shù)對激光光束進(jìn)行特別的調(diào)制，使激光光束中不同振蕩的縱模之間具有確定的相位關(guān)系，從而使各個振蕩模式相干疊加得到峰值功率超高的超短脈沖[11]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Generation of 33 fs pulses directly from a Kerr-lens mode-locked Yb:CaYAlO4 laser[J]. Ziye Gao,Jiangfeng Zhu,Junli Wang,Zhiyi Wei,Xiaodong Xu,Lihe Zheng,Liangbi Su,Jun Xu.  Photonics Research. 2015(06)
[2]新型的倍頻晶體β-BaB2O4在鎖模Ar+激光脈沖自相關(guān)測量中的應(yīng)用[J]. 關(guān)信安,袁樹忠,吳柏昌.  中國激光. 1986(12)
[3]A NEW-TYPE ULTRAVIOLET SHG CRYSTAL——β-BaB2O4[J]. 陳創(chuàng)天,吳柏昌,江愛棟,尤桂銘.  Science in China,Ser.B. 1985(03)



本文編號：3509531