釹釔共摻氟化鈣超快激光器研究.pdf

1、近紅外全固態(tài)超快激光器具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，輸出的激光脈沖光束質(zhì)量好、峰值功率高、脈沖寬度窄，是目前超快激光領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，在醫(yī)療、軍事、加工及學(xué)術(shù)科研領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。釹釔共摻的氟化鈣（Nd,Y:CaF2）晶體是近年來出現(xiàn)的一種可以產(chǎn)生近紅外激光的新型無序晶體，憑借其優(yōu)良的光學(xué)、機(jī)械及物理特性而受到人們的青睞。首先，Nd,Y:CaF2無序晶體具有較高的熱導(dǎo)率，可以生長成大尺寸，且適合用二極管激光器來直接泵浦；

2、其次，Nd,Y:CaF2無序晶體熒光壽命較長、受激發(fā)射截面較大，適合作為飛秒激光的放大介質(zhì)；最后，Nd,Y:CaF2無序晶體的熒光光譜寬度約23.5nm，理論上可以支持亞百飛秒超短脈沖的產(chǎn)生。總之，Nd,Y:CaF2無序晶體有待成為產(chǎn)生超短飛秒激光脈沖的優(yōu)良介質(zhì)之一。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴連續(xù)鈦寶石激光泵浦Nd,Y:CaF2晶體的實(shí)驗(yàn)研究。采用連續(xù)鈦寶石激光的泵浦方式，利用新型的Nd,Y:CaF2晶體獲得了穩(wěn)定的連續(xù)激光輸出

3、；選用透過率2.5％的輸出鏡，在1.1 W的泵浦功率下，獲得了210 mW的平均輸出功率，對應(yīng)的斜效率為22%；選用透過率1.6%的輸出鏡，并利用SESAM作為鎖模元件，通過一對SF6棱鏡補(bǔ)償諧振腔內(nèi)色散，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的被動調(diào)Q鎖模，輸出功率100 mW；對實(shí)驗(yàn)中未實(shí)現(xiàn)連續(xù)鎖模的原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析。⑵激光二極管泵浦Nd,Y:CaF2晶體的實(shí)驗(yàn)研究。采用高功率、高亮度的激光二極管的泵浦方式，利用新型的Nd,Y:CaF2晶體獲得了穩(wěn)定的連續(xù)

4、激光輸出；選用透過率2.5%的輸出鏡，在5.2 W的泵浦功率下，獲得了410mW的平均輸出功率，對應(yīng)的斜效率為9.5%；在4.5W的泵浦功率下，將一個SF6三棱鏡插入諧振腔內(nèi)輸出鏡一臂實(shí)現(xiàn)輸出波長調(diào)諧，調(diào)諧范圍從1042nm-1077nm；選用透過率0.8%的輸出鏡，利用SESAM作為鎖模元件，通過一對GTI鏡補(bǔ)償諧振腔內(nèi)色散，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的連續(xù)鎖模，鎖模脈沖寬度為264fs，中心波長為1063nm，光譜寬度為5.0nm，重復(fù)頻率85 M

5、Hz，在吸收的泵浦功率為2.5W時的平均輸出功率為180mW；利用SESAM作為鎖模元件，通過SF6棱鏡對補(bǔ)償諧振腔內(nèi)色散，同樣實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的連續(xù)鎖模，鎖模脈沖寬度183fs，中心波長1065nm，光譜寬度7.3nm，平均輸出功率100mW，重復(fù)頻率88 MHz；將SESAM替換成高反鏡，設(shè)計諧振腔運(yùn)轉(zhuǎn)在穩(wěn)區(qū)的邊緣，當(dāng)入射泵浦光功率超過5.2W時，輕推端鏡實(shí)現(xiàn)了脈沖寬度為357fs的克爾透鏡鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)，中心波長1063nm，鎖模光譜寬度3.