幾種新型全固態(tài)鎖模激光器件的研究.pdf

1、超快激光具有極短的脈寬和寬帶的光譜特性使其在科研、工業(yè)、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。鎖模作為產(chǎn)生超短脈沖的主要技術(shù)手段，自被發(fā)明以來(lái)獲得了高度的關(guān)注并取得了快速的發(fā)展。尤其是新型光調(diào)制元件的不斷發(fā)現(xiàn)使得鎖模激光在功率、脈寬、重復(fù)頻率、經(jīng)濟(jì)性、普適性等方面取得突破。
　　本論文對(duì)幾種新型的全固態(tài)鎖模激光器件展開(kāi)了探索。提出雙SESAM系統(tǒng)以克服單SESAM系統(tǒng)中鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)可飽和吸收體的性能和參數(shù)敏感的弊端。在Nd∶YVO4晶體雙

2、SESAM鎖模激光器中獲得了50小時(shí)不間斷10 ps脈沖輸出，平均功率2.4 W。實(shí)驗(yàn)證明雙SESAM系統(tǒng)是一種提高鎖模穩(wěn)定性的可能的路徑（第二章）。Nd∶LGGG晶體和Nd∶SYSO晶體的光譜因無(wú)序性的增加產(chǎn)生了非均勻展寬，熒光譜中出現(xiàn)多峰結(jié)構(gòu)，有利于多波長(zhǎng)輸出。對(duì)這兩種晶體的鎖模性能展開(kāi)了研究，實(shí)現(xiàn)了Nd∶LGGG晶體1060.9 nm和1062.7 nm; Nd∶SYSO晶體1075.5 nm、1076.8nm和1078.2 nm

3、多波長(zhǎng)同步鎖模脈沖輸出，并分析了它們的光譜和自相關(guān)曲線結(jié)構(gòu)。雙波長(zhǎng)同步鎖模脈沖作為太赫茲波的光源，具有重要的應(yīng)用價(jià)值（第三章）。2μm波段激光對(duì)應(yīng)人眼安全波段和水吸收峰，在氣體檢測(cè)和外科手術(shù)中具有優(yōu)勢(shì)。銩離子和鈥離子是產(chǎn)生2μm波段激光的主要激活離子。采用發(fā)射截面較大的Tm∶YAP晶體作為增益介質(zhì)，通過(guò)優(yōu)化諧振腔光斑模式和輸出耦合率，形成了710mW的1.94μm鎖模脈沖，脈寬為1.89 ps（第四章）。
　　以上結(jié)果顯示了SES

4、AM穩(wěn)定、可靠，易于使用的特點(diǎn)。但SESAM有一些內(nèi)在的劣勢(shì)，首先半導(dǎo)體生長(zhǎng)技術(shù)較為復(fù)雜，成本較高;其次作用帶寬較窄，1.9μm以上波段SESAM的非飽和損耗較大。石墨烯的發(fā)現(xiàn)，為新型可飽和吸收體鋪平了道路。新型二維材料包括石墨烯、過(guò)渡金屬硫化物、黑磷等，具備出眾的光電性能，擁有制造簡(jiǎn)單、能帶可控、恢復(fù)時(shí)間短、寬帶吸收等特性。本論文重點(diǎn)研究了可控吸收率石墨烯、MoS2/石墨烯異質(zhì)結(jié)和WS2納米片可飽和吸收體在超快固體激光中的應(yīng)用，分析了