近中紅外波段固態(tài)飛秒鎖模激光的研究.pdf

1、近中紅外波段的飛秒激光在工業(yè)、軍事、醫(yī)學(xué)及科研等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，而固態(tài)激光器具有穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)，因此近、中紅外波段固態(tài)飛秒鎖模激光的研究成為激光中的熱門(mén)領(lǐng)域之一。針對(duì)這一背景，我們重點(diǎn)研究了近、中紅外飛秒鎖模激光。Nd,Y:SrF2晶體是一種新型的 Nd摻雜的激光材料，它具有量子效率高和熒光發(fā)射譜寬的特點(diǎn)，適合用作飛秒激光增益介質(zhì)。Yb:YAG陶瓷和晶體因具有優(yōu)異的光學(xué)、機(jī)械和熱學(xué)性質(zhì)而成為應(yīng)用最為廣泛的激光材料

2、之一。Cr:ZnS是目前中紅外波段實(shí)現(xiàn)亞百飛秒鎖模激光的主要晶體，被稱為“中紅外波段的鈦寶石”。因此本文研究了基于以上三種激光材料的飛秒鎖模激光，并在本文中作了報(bào)道。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴進(jìn)行了鈦寶石泵浦的飛秒鎖模Nd,Y:SrF2激光的研究。利用796 nm的連續(xù)鈦寶石激光作為泵浦源，實(shí)現(xiàn)了高效運(yùn)行的飛秒鎖模Nd,Y:SrF2激光，其脈沖寬度為332fs，重復(fù)頻率為89.8MHz，在1 W泵浦功率下，獲得了395 mW的平

3、均輸出功率，對(duì)應(yīng)的光光轉(zhuǎn)換效率為39.5％。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)精確地補(bǔ)償色散和合理地選取輸出鏡，實(shí)現(xiàn)了97 fs的鎖模激光運(yùn)行，在925 mW泵浦功率下，獲得了102 mW的平均輸出功率，對(duì)應(yīng)的光光轉(zhuǎn)換效率為11%，這是國(guó)際上第一次獲得的基于Nd摻雜的激光晶體的亞百飛秒鎖模激光。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)中獲得了增益調(diào)制的啁啾脈沖振蕩器，豐富了正色散區(qū)的鎖模理論。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Applied Physics Express7092704，CLEO（2014）和

4、ASSL（2014）上。⑵進(jìn)行了LD泵浦的長(zhǎng)波長(zhǎng)飛秒鎖模Yb:YAG激光的研究。Yb:YAG激光的經(jīng)典輻射波長(zhǎng)為1.03μm，本文將比1.03μm波段長(zhǎng)的1.05μm波段稱為Yb:YAG長(zhǎng)波長(zhǎng)輻射。理論上，利用最優(yōu)化長(zhǎng)度的概念分析了1.05μm波長(zhǎng)Yb:YAG激光的輻射原理。實(shí)驗(yàn)上，利用968 nm的 LD對(duì)Yb:YAG的吸收側(cè)峰進(jìn)行泵浦，基于Yb:YAG晶體和Yb:YAG陶瓷分別實(shí)現(xiàn)了飛秒鎖模運(yùn)行。利用Yb:YAG晶體作為增益介質(zhì)，實(shí)

5、現(xiàn)了中心波長(zhǎng)為1054 nm的飛秒鎖模激光運(yùn)行。在入射泵浦功率為6.53 W時(shí)，獲得了1.2W的平均輸出功率，對(duì)應(yīng)的脈沖寬度為417 fs，重復(fù)頻率為77 MHz。利用Yb:YAG陶瓷作為增益介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了中心波長(zhǎng)為1049 nm的飛秒鎖模激光運(yùn)行。在吸收泵浦功率為3.63 W時(shí)，獲得了1.6 W的平均輸出功率，對(duì)應(yīng)的脈沖寬度為743 fs，重復(fù)頻率為79 MHz。通過(guò)在腔型設(shè)計(jì)和色散補(bǔ)償上的改進(jìn)，獲得了469fs的鎖模Yb:YAG陶瓷激