新型全固態(tài)激光器及其鎖模技術(shù)的研究.pdf

1、全固態(tài)激光器效率高、體積小、成本低、光束質(zhì)量好，是當(dāng)前激光領(lǐng)域的研究熱點之一。特別是以摻鐿(Yb3+)晶體作為增益介質(zhì)的全固態(tài)激光器可以實現(xiàn)高功率、大能量和超短脈沖激光輸出，近年來引起了人們的廣泛關(guān)注。為了開發(fā)低閾值、高效率，不同形式激光運(yùn)轉(zhuǎn)的新型全固態(tài)摻Y(jié)b3+激光器，本論文對國內(nèi)一些新型摻Y(jié)b3+晶體開展了系統(tǒng)的激光實驗和理論研究，主要包括低閾值的Yb:GSO激光器、高效率的Yb:GdYAB自倍頻激光器和自調(diào)Q的Yb,Na:CaF2

2、激光器及各種新型激光器的鎖模研究。研究結(jié)果不僅為新型激光材料的生長和應(yīng)用提供了參考，而且對發(fā)展實用化的新型全固態(tài)超短脈沖激光器也具有一定的理論意義和實用價值。論文的主要工作和創(chuàng)新點包括以下幾部分： 1.利用ABCD傳輸矩陣對全固態(tài)激光器諧振腔內(nèi)的光斑分布規(guī)律進(jìn)行了分析。根據(jù)理論計算，率先在國際上實現(xiàn)了全固態(tài)Yb:GSO激光器低閾值激光輸出。對利用半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(SESAM)鎖模的諧振腔進(jìn)行了理論分析，通過選擇不同調(diào)制深度的S

3、ESAM和腔結(jié)構(gòu)分別實現(xiàn)了新型全固態(tài)Yb:GSO激光器的調(diào)Q鎖模和連續(xù)鎖模脈沖輸出。 2.首次開展了新型Yb:GdYAB自倍頻激光器的實驗和理論研究，獲得了高達(dá)67％的光-光轉(zhuǎn)換效率和寬達(dá)67nm的紅外激光調(diào)諧輸出。推導(dǎo)了自倍頻激光器動力學(xué)方程，分析了決定自倍頻功率輸出的各種參數(shù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了全固態(tài)Yb:GdYAB激光器的自倍頻實驗，得到從激光二極管到綠光的轉(zhuǎn)換效率為18.6％，它是迄今為止CW運(yùn)轉(zhuǎn)的自倍頻激光器輸出最高的光

4、光轉(zhuǎn)換效率。 3.利用SESAM對Yb:GdYAB激光器進(jìn)行了鎖模實驗，首次得到了該激光器872fs的超短脈沖輸出；并實現(xiàn)了全固態(tài)Yb:GdYAB激光器的雙波長穩(wěn)定鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)。分析了含自倍頻效應(yīng)的SESAM鎖模激光器方程，證明了適度的自倍頻效應(yīng)在鎖模激光器中具有抑制調(diào)Q和實現(xiàn)穩(wěn)定鎖模的作用。 4.系統(tǒng)開展了新型Yb3+,Na+：CaF2系列氟化物晶體的激光和熒光實驗研究。通過對比實驗，證明了摻入Na+具有提高熒光效率，降低