帶內泵浦Ho-YAG激光器主動鎖模的技術研究.pdf

1、國內圖書分類號：TN248.1學校代碼：10213國際圖書分類號：535密級：公開工學碩士學位論文帶內泵浦Ho:YAG激光器主動鎖模的技術研究碩士研究生：王吉導師：張云軍申請學位：工程碩士學科：光學工程所在單位：光電子信息科學與技術系答辯日期：2014年6月27日授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文I摘要鎖模脈沖具有高峰值功率、窄脈沖的特點。2μm波段的超快脈沖在微加工、激光光譜技術、醫(yī)療、激發(fā)高次諧波（HHG）和

2、非線性頻率轉換等多方面領域都有重要的應用價值與前景。本文采用主動鎖模（AML）的方式獲得超短脈沖，從理論和實驗兩方面對2μm主動鎖模激光脈沖的產生、超快脈沖的測量做了相應的研究。首先，本論文分析了幾種常見的能產生2μm波段的激光器的優(yōu)缺點；其次，從鎖模的定義出發(fā)，模擬了在各縱模相位鎖模的情況下輸出窄脈寬的過程。由于本實驗采用聲光調制器（AOM）來進行鎖模，因此從聲光調制器對腔內光信號進行振幅調制的公式出發(fā)，數值模擬了輸出連續(xù)鎖模(CML

3、)狀態(tài)的脈沖序列。然后，通過計算獲得了聲光調制器的幾何特性、中心頻率、衍射類型、布拉格衍射角等參數，并通過實驗研究了調制器的衍射效率與驅動源的驅動頻率、驅動功率、入射角偏轉角大小的關系。實驗結果顯示，聲光調制器為布拉格衍射型，驅動中心頻率為41.38MHz，零級衍射效率為27.4%，入射偏轉角為0.3時引入的調制損耗最大。其次，基于帶內泵浦搭建了輸出波長為1908.1~1908.5nm的Tm:YLF固體激光器作為單摻Ho:YAG的泵浦源

4、。實驗測量了Tm:YLF激光器的輸出特性，包括功率特性、光束質量和光譜特性。然后根據牛頓望遠鏡原理，設計了Z型六鏡式諧振腔，并對諧振腔內各個重要參數進行了詳細分析。輸出鏡和0全反腔鏡的位置對諧振腔穩(wěn)定性的影響較小，幾十個mm范圍內都處于穩(wěn)腔狀態(tài)；然而，它們對腔內振蕩光斑大小、由子午面和弧矢面上光斑大小不同而引起的像散影響較大，各自存在一個最佳位置使得像散最小。腔鏡的折疊角對像散的影響明顯，實驗上控制折疊角為10。然后，根據設計參數搭建諧

5、振腔，本論文首次實現(xiàn)了主動鎖模Ho:YAG激光器連續(xù)鎖模脈沖的輸出。通過調諧腔長與驅動頻率相匹配，并調制聲光鎖模器的損耗，可分別獲得純調Q、調Q鎖模(QML)和連續(xù)鎖模3種工作狀態(tài)。分別記錄了調Q鎖模和連續(xù)鎖模狀態(tài)下脈沖的射頻頻譜，中心頻率都是82.76MHz。輸出連續(xù)鎖模脈沖時，射頻中心頻率附近不存在邊頻，與背景光的強度比值為58~60dB。在最大泵浦功率13.2W下，連續(xù)鎖模運作時輸出平均功率為1.04W，光束質量為1.146，輸出