本文關鍵詞：新型全固態(tài)近紅外短脈沖激光器的研究

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【摘要】：全固態(tài)激光器能夠實現(xiàn)高的轉換效率、穩(wěn)定的激光輸出性能,并且具有光束質量好、集成度高和方便搬運等優(yōu)點,一直是激光領域的研究重點。其中,利用調Q技術和鎖模技術實現(xiàn)的短脈沖激光器具有峰值功率高、脈沖能量易控制等特點,能夠滿足諸多領域的應用需要。但實現(xiàn)新波長、雙波長、(超)短脈沖激光的關鍵技術以及新型激光工作物質(如:透明陶瓷、新型混晶晶體和新型可飽和吸收體等)仍是本領域的研究熱點。本論文針對有關問題進行詳細而深入的研究。本文主要的研究內容如下:第二章研究了 1052 nm單波長Nd:YAG透明陶瓷Ceramic高功率連續(xù)運轉模式和被動調Q脈沖運轉模式激光器。光光轉換效率和斜效率為26.2%和30.0%,連續(xù)激光的最大輸出功率為6.1 W。利用Cr4+:YAG為可飽和吸收體,得到1052nm單波長調Q短脈沖激光。獲得重復頻率為84 kHz的調Q短脈沖激光輸出,最大輸出功率為3.95 W,最窄脈沖寬度為15.36 ns。研究了 1357nm單波長Nd:YAG透明陶瓷ceramic激光器。連續(xù)運轉的最大輸出功率為2.4 W。使用V3+:YAG為可飽和吸收體,得到的被動調Q脈沖激光的重復頻率為15 kHz,脈沖寬度為20 ns,最大輸出功率為628 mW。、研究了 1.4微米人眼安全波段的鎖模皮秒脈沖激光器,光光轉換效率為7.45%,輸出鎖模脈沖激光最大功率為842 mW。脈沖寬度為20.8 ps,中心波長為1443 nm,線寬為0.21 nm。該結果是首次對1.4 μm人眼安全波段被動鎖模激光的首次報道。第三章研究了石榴石基質的Nd:GYAG混晶晶體的連續(xù)激光特性,中心波長為1064.4 nm。分別研究了 Z型和W型被動鎖模超短脈沖激光的輸出特性,最大功率分別為480 mW和210 mW,測得脈沖持續(xù)時間均為11.1 ps。研究了 Nd:GYSO晶體的雙波長激光,中心波長為1073.6 nm和1074.7 nm;得到1.5 W的調Q短脈沖激光輸出,調制元件為Cr4+:YAG,對應的脈沖寬度和重復頻率分別為87.7 ns和4 kHz,得到1.5 W的最大輸出功率;研究了 5 ps的1074 nm Nd:GYSO晶體被動鎖模超短脈沖激光輸出。第四章研究了 Nd:YSAG混晶晶體1060.8 nm和1063.2 nm雙波長被動鎖模激光器,最大功率為470 mW。詳細地研究了自相關花樣,拍頻脈沖的脈沖寬度約為800 fs,時間間隔約為1.5 ps,整個自相關包絡的寬度約為3.8 ps。研究了 Yb:YCOB的鎖模激光器。在不使用色散補償裝置的情形下,實現(xiàn)了328 fs的Yb:YCOB混晶晶體的飛秒超短脈沖激光輸出,測得脈沖激光的中心波長在1038 nm附近,光譜尖峰處出現(xiàn)了尖峰分裂。在諧振腔內加入兩篇補償量為300 fs2的負色散GTI色散補償鏡,得到最高平均輸出功率約為240 mW的雙波長同步的鎖模脈沖激光輸出。第五章研究了金納米棒GNR-SA的Nd:GAGG被動調Q脈沖激光器。得出可飽和吸收體調制深度、非飽和損耗和飽和能量密度分別為9%、50%和0.022 mW/cm2。使用Nd:GAGG材料,研究了 1061nm和1106nm的短脈沖激光特性。研究了 MoS_2可飽和吸收體的Nd:YVO_4鎖模激光器。成功測得調制深度和飽和通量分別為7%和847 nJ/m2。利用MoS_2為吸收體,得到最高輸出高功率為89 mW鎖模激光,脈沖寬度為12.7 ps。本論文的主要創(chuàng)新點為:1.首次分別實現(xiàn)了 Nd:YAG透明陶瓷的1052nm和1357nm調Q激光。2.首次實現(xiàn)了 1.4 μm人眼安全波段Nd:YAG透明陶瓷的皮秒脈沖輸出。輸出最大功率為842 mW,得到20.8 ps的脈沖持續(xù)時間。3.首次實現(xiàn)了 Nd:GYAG混晶晶體Z型和W型被動鎖模超短脈沖激光的輸出,得到了 480 mW和210 mW的功率,脈沖持續(xù)時間為11.1 ps。4.首次實現(xiàn)了 Nd:GYSO晶體的雙波長調Q短脈沖激光輸出,中心波長為1073.6 nm和1074.7 nm,得到1.5 W的最大輸出功率;首次實現(xiàn)了 Nd:GYSO晶體5 ps超短脈沖。5.首次實現(xiàn)了 470 mW的Nd:YSAG晶體雙波長的超快激光輸出,兩個波長為1060.8 nm和1063.2 nm;并對其自相關波形進行了分析。6.首次實現(xiàn)了 1041.6 nm和1044.6 nm的Yb:YCOB晶體的240 mW的雙波長同步鎖模激光。7.首次分別實現(xiàn)了 1061 nm和1106nm的Nd:GAGG調Q激光,使用金納米棒GNR為可飽和吸收體。8.首次實現(xiàn)了 MoS_2可飽和吸收體的Nd:YV04鎖模激光器,脈沖寬度為12.7ps,最高輸出高功率為89 mW。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN248
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本文編號：1302211