本文關(guān)鍵詞：新型光譜非均勻展寬摻鐿晶體超快激光特性研究　出處：《山東大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：飛秒激光的出現(xiàn)為人類探索世界提供了嶄新的工具,伴隨其超短脈寬產(chǎn)生的超高峰值功率以及超寬頻譜特性在諸多科學(xué)領(lǐng)域得以應(yīng)用。在1微米波段,摻鐿激光晶體由于其優(yōu)良的物化性質(zhì)、寬增益譜線等特征被人們認(rèn)為是絕佳的產(chǎn)生飛秒脈沖的增益介質(zhì)。基于摻鐿晶體的全固態(tài)飛秒激光器在近些年取得了長(zhǎng)足的發(fā)展,同時(shí)實(shí)現(xiàn)窄脈寬以及高效、高功率鎖模脈沖輸出是當(dāng)前的發(fā)展方向。本論文研究核心為新型增益譜線非均勻展寬摻鐿晶體的光譜及其超快激光輸出特性。集中于兩大類晶體：一類是通過向摻鐿石榴石(Yb:GGG,Yb:YAG)晶格中分別引入不同陽(yáng)離子或(和)陰離子基團(tuán)占據(jù)不同格位而得到的新型無序石榴石晶體。另一類是寬增益帶寬硼酸鹽Yb:Sr3Y2(BO3)4(Yb:SYB)晶體。本論文第二章詳細(xì)闡述了飛秒固體鎖模激光產(chǎn)生的機(jī)理,對(duì)于不同類型鎖模激光器中脈沖的啟動(dòng)、篩選整形以及穩(wěn)定機(jī)制進(jìn)行了分析,并從理論上給出了不同鎖模機(jī)制主導(dǎo)下的鎖模激光的脈沖寬度與激光參數(shù)的關(guān)系。第三章對(duì)無序石榴石結(jié)構(gòu)Yb:GAGG, Yb:LuGGG以及Yb:CTGG晶體的光譜特性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,隨著晶格中離子種類的增加或取代形式的復(fù)雜,晶體光譜展寬會(huì)逐漸增大,而且,稀土缺陷離子引入可引起比非稀土缺陷離子更大的展寬�；赟ESAM或含氧石墨烯可飽和吸收鏡對(duì)上述晶體的超快激光特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探索。在SESAM鎖模的Yb:GAGG諧振腔中獲得脈寬422 fs,平均功率1.1 W脈沖�；谘趸�原石墨烯以及氧化石墨烯可飽和吸收鏡,分別實(shí)現(xiàn)Yb:GAGG飛秒激光運(yùn)轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)證實(shí)了石墨烯材料在實(shí)現(xiàn)較高脈沖能量固體鎖模激光器上的應(yīng)用潛力。含氧石墨烯結(jié)構(gòu)中盡管存在氧官能團(tuán)等缺陷,但其在1μm波段仍具備良好的可飽和吸收特性。而且,含氧基團(tuán)的存在使得石墨烯材料在溶劑中的分散性得到改善,大大降低了可飽和吸收鏡的制備難度,提高了可重復(fù)性。基于Yb:LuGGG晶體,實(shí)現(xiàn)了324 fs,1.3 W SESAM鎖模激光輸出,中心波長(zhǎng)及斜效率分別為1029.6 nm和41.6%。通過優(yōu)化腔型,脈沖寬度壓縮至188 fs,平均功率0.77 W,中心波長(zhǎng)為1026.8nm。結(jié)果說明Yb:LuGGG晶體是一種適于實(shí)現(xiàn)瓦級(jí)、高效飛秒脈沖激光器的優(yōu)秀增益介質(zhì)。第四章對(duì)高級(jí)無序石榴石晶體Yb:CTGG的光譜及超快激光特性進(jìn)行了研究。復(fù)雜的晶格場(chǎng)使其發(fā)射截面線寬達(dá)到30 nm。在SESAM鎖模的Yb:CTGG激光器中獲得了脈沖寬度389fs,平均功率420 mW的鎖模脈沖。針對(duì)Yb:YAG,設(shè)計(jì)了新型復(fù)合石榴石晶體YAG-MASG (M=Ca, Mg).在其晶格中,除了存在陽(yáng)離子之間的取代,特殊的是還存在陰離子基團(tuán)之間的取代[Ca2+(Mg2+)離子部分取代Y3+離子；(Si04)4-基團(tuán)部分占據(jù)(A104)5-基團(tuán)的格位；Yb3+離子摻入后可占據(jù)Y3+和Ca2+離子的格位],這使得復(fù)合石榴石晶體具有極其復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)。經(jīng)光譜研究發(fā)現(xiàn),隨著復(fù)合比例的增加,其吸收譜可展寬三倍以上,發(fā)射譜可展寬一倍以上。上述研究給光譜非均勻展寬無序晶體的生長(zhǎng)提供了一個(gè)新思路。第五章對(duì)高級(jí)無序硼酸鹽Yb:SYB晶體的光譜及超快激光特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。低摻(3%)以及高摻(11%)Yb:SYB晶體的發(fā)射截面線寬均大于60 nm,可用于直接產(chǎn)生Sub-50 fs超短脈沖。在SESAM鎖模的高摻Y(jié)b:SYB激光器中,實(shí)現(xiàn)了脈沖寬度窄于130 fs,平均功率大于1W鎖模激光運(yùn)轉(zhuǎn),光光效率超過30%,斜效率達(dá)到50%。利用SESAM輔助克爾透鏡鎖模技術(shù),基于低摻Y(jié)b:SYB晶體實(shí)現(xiàn)了脈沖寬度58 fs,平均功率400mW的鎖模脈沖輸出。結(jié)果說明Yb:SYB晶體在實(shí)現(xiàn)高效、百飛秒超短脈沖激光方面具有重要潛力。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O734;O437

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1 ;科學(xué)家研制出導(dǎo)電不導(dǎo)熱的晶體材料[J];世界科技研究與發(fā)展;2003年03期

2 許東學(xué) ,蔣民華;晶體材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室[J];中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué);2004年03期

3 薛冬峰;;晶體材料的設(shè)計(jì)與模擬[J];人工晶體學(xué)報(bào);2007年04期

4 ;光電子學(xué)和晶體材料[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;1973年10期

5 王繼揚(yáng);山東大學(xué)晶體材料實(shí)驗(yàn)室通過國(guó)家驗(yàn)收[J];山東大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1987年04期

6 許心光;;山東大學(xué)晶體所產(chǎn)品打入國(guó)際市場(chǎng)[J];山東大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1988年03期

7 譚浩然;無機(jī)功能晶體材料的發(fā)展[J];中國(guó)科學(xué)院院刊;1991年03期

8 劉景和;晶體材料新現(xiàn)象和新物質(zhì)的探索[J];人工晶體學(xué)報(bào);1991年Z1期

9 王繼揚(yáng);高樟壽;;晶體材料實(shí)驗(yàn)室[J];化學(xué)通報(bào);1991年05期

10 本刊編輯部;山東大學(xué)晶體材料實(shí)驗(yàn)室[J];實(shí)驗(yàn)室研究與探索;1991年04期

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1 康琦;;浮力對(duì)流對(duì)晶體材料生長(zhǎng)的影響[A];西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國(guó)科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會(huì)文集[C];2000年

2 洪茂椿;;光電子晶體材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展思路[A];第14屆全國(guó)晶體生長(zhǎng)與材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

3 薛冬峰;;晶體材料的設(shè)計(jì)與模擬[A];第14屆全國(guó)晶體生長(zhǎng)與材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

4 孫云;王圣來;丁健旭;牟曉明;;晶體材料力學(xué)測(cè)試方法調(diào)研[A];第15屆全國(guó)晶體生長(zhǎng)與材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

5 蔣民華;;功能晶體材料的發(fā)展[A];第五屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅰ[C];2004年

6 孫威;孫桂芳;張澤;侯碧輝;;CdGd_2(WO_2)_4晶體的高分辨電子顯微研究[A];2005年全國(guó)電子顯微學(xué)會(huì)議論文集[C];2005年

7 于吉紅;;分子篩多孔晶體材料的定向設(shè)計(jì)與合成[A];第十二屆固態(tài)化學(xué)與無機(jī)合成學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

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9 介萬奇;;光電子晶體材料及其Ⅱ-Ⅵ族化合物晶體生長(zhǎng)技術(shù)(摘要)[A];2008全國(guó)功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2008年

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1 記者 單小書;市領(lǐng)導(dǎo)會(huì)見晶體材料專家[N];撫順日?qǐng)?bào);2007年

2 本報(bào)記者 張永強(qiáng);寶石磨礪始出彩[N];中國(guó)人事報(bào);2007年

3 記者 蔡忠仁;福建成立光電晶體材料基地[N];中國(guó)化工報(bào);2010年

4 本報(bào)實(shí)習(xí)記者 吳英華;山大華特主營(yíng)瞄準(zhǔn)晶體產(chǎn)業(yè)[N];中國(guó)證券報(bào);2002年

5 任霄鵬;可存儲(chǔ)清潔能源的最輕晶體材料誕生[N];人民政協(xié)報(bào);2007年

6 微聞;導(dǎo)電不導(dǎo)熱新式晶體材料研制成功[N];中國(guó)電子報(bào);2003年

7 蘇藍(lán);江陰晶體：十年磨一劍[N];科技日?qǐng)?bào);2001年

8 記者 張梅;碲鋅鎘晶體材料技術(shù)在我省取得重大突破[N];陜西日?qǐng)?bào);2014年

9 記者 常麗君;新方法可制造自然界沒有的全新晶體[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

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1 朱麗麗;(D)ADP晶體生長(zhǎng)及基本性質(zhì)研究[D];山東大學(xué);2015年

2 楊磊;功能晶體材料相穩(wěn)定性與相變的理論研究[D];山東大學(xué);2015年

3 鐵貴鵬;KDP晶體單點(diǎn)金剛石車削關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

4 鄭東陽(yáng);RE(RE=Nd，Ho，Tm)： LiYF_4激光晶體生長(zhǎng)及性能研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2015年

5 張洋;抗灰跡KTP晶體的生長(zhǎng)及灰跡形成機(jī)理研究[D];山東大學(xué);2015年

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7 匡文劍;微納米氧化鎂晶體的發(fā)光特性及應(yīng)用[D];東南大學(xué);2015年

8 張濱濱;層狀三角晶格氧化物K_xRhO_2晶體的生長(zhǎng)與物性研究[D];南京大學(xué);2016年

9 婁斐;新型光譜非均勻展寬摻鐿晶體超快激光特性研究[D];山東大學(xué);2016年

10 姜付義;AlPO_4-5晶體的合成及主客體材料的組裝[D];山東大學(xué);2007年

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1 李敏;基于金屬鹵化物體系的給受體型光敏晶體材料的設(shè)計(jì)合成及性能表征[D];華南理工大學(xué);2015年

2 吳曉芳;晶體材料的微磨削機(jī)理若干研究[D];沈陽(yáng)理工大學(xué);2015年

3 牛雪姣;摻雜YAG晶體的生長(zhǎng)和光學(xué)性能研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院;2015年

4 楊波波;Dy摻雜Bi_4Si_3O_(12)晶體生長(zhǎng)及其閃爍性能研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院;2015年

5 王磊;相界附近鉭鈮酸鉀晶體的電光響應(yīng)特性及其機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 宋成朋;KDP晶體微水霧溶解拋光方法研究[D];大連理工大學(xué);2015年

7 高雅慧;四方晶系晶體的純模軸研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

8 徐秦;納米纖維素晶體及其改性產(chǎn)物對(duì)聚丁二酸丁二醇酯的增強(qiáng)作用研究[D];南京大學(xué);2014年

9 李煜q，

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