论文摘要
超快激光由于具备脉冲时间短、光谱带宽宽、峰值功率高等特点,在基础科学研究、信息通信、生物医学、微纳加工和国防军事等多个领域具有广阔的应用前景。其中激光二极管（LD）泵浦的全固态超快激光器具有效率高、价格低、结构紧凑和便于维护等优点而受到人们的广泛关注。本文主要展开了近红外波段LD泵浦的高功率克尔透镜锁模全固态飞秒激光器的研究。论文的主要内容和创新性体现在以下几个方面:1.研究了Nd,Y:CaF2无序晶体的半导体可饱和吸收镜（SESAM）被动锁模的特性。实验腔型为Z型折叠腔,采用790 nm的LD作为泵浦源,连续光最大输出功率为360mW。使用GTI镜补偿腔内色散,利用SESAM实现了锁模运转,锁模激光中心波长和光谱半高宽分别为1068 nm和5.5 nm,对应的锁模脉冲宽度为220 fs,平均输出功率195 mW,重复频率85 MHz。2.利用LD泵浦Yb:CYA晶体实现了高功率克尔透镜锁模全固态飞秒激光器。我们设计了双聚焦腔型,将增益介质与克尔介质分开,克服了传统克尔透镜锁模中激光晶体同时作为增益介质和克尔介质的困难,可以实现大功率多模LD泵浦的高功率克尔透镜锁模全固态飞秒激光器。实验中使用最大输出功率为50 W、输出波长为976 nm的多模LD作为泵浦源,2mm厚的石英作为克尔介质,采用6 mm长、掺杂5 at.%Yb3+的Yb:CYA晶体作为增益介质。使用透过率为2.5%的OC,获得了最大平均输出功率1.5 W、脉冲宽度99 fs的锁模激光输出,对应的单脉冲能量和峰值功率分别为30 nJ和267 KW;当OC透过率为5%时,获得了平均输出功率2.5 W、脉冲宽度70 fs的锁模激光输出,对应的单脉冲能量和峰值功率分别为50 nJ和0.62 MW;将OC的透过率增加至15%,获得了最大平均输出功率5.4 W、脉冲宽度79 fs的高功率锁模激光,对应的单脉冲能量和峰值功率分别为108 nJ和1.21 MW。3.在Yb:CYA激光器中使用非线性折射率更小的CaF2作为克尔介质,实现了更短脉冲宽度的高功率克尔透镜锁模运转。当OC透过率为15%时,获得了最大平均输出功率6.2 W,脉冲宽度59 fs的锁模激光输出,对应的单脉冲能量和峰值功率分别为121 nJ和1.85 MW,这是目前从Yb振荡器中直接输出最高的峰值功率。通过进一步优化腔内色散,得到了脉冲宽度短至54 fs,平均输出功率5.4 W的高功率窄脉宽锁模激光输出。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 于晨
导师: 朱江峰
关键词: 激光二极管,全固态激光器,被动锁模,克尔透镜锁模,高功率
来源: 西安电子科技大学
年度: 2019
分类: 基础科学,信息科技
专业: 物理学,无线电电子学
单位: 西安电子科技大学
分类号: TN248
DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.000529
总页数: 74
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