LD泵浦稀土摻雜氟化鈣晶體脈沖激光特性研究.pdf

1、LD泵浦的固態(tài)激光器因?yàn)榻?jīng)濟(jì)適用、壽命長、工作穩(wěn)定、效率高而被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)。為了獲得穩(wěn)定的固態(tài)激光器，必須有能夠?qū)崿F(xiàn)粒子束反轉(zhuǎn)的發(fā)光粒子，也就是激活粒子。稀土離子由于具有豐富的能級結(jié)構(gòu)和他們的4f電子躍遷特性，使其成為一個巨大的發(fā)光寶庫。釹離子（Nd3+)和鐿離子（Yb3+)作為1μm波段的激活離子，激光特性不斷獲得突破。鉺離子（Er3+)作為2.8μm中紅外激光的激活離子一直保持著活力。
　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一臺簡單

2、激光器出射的激光束，其性能往往不能滿足應(yīng)用的需要，因此發(fā)展了控制和改善激光輸出特性的各種技術(shù)。為了獲得窄脈寬、高峰值功率的脈沖激光束，發(fā)展了調(diào)Q和鎖模技術(shù)。同時，對于被動調(diào)Q和被動鎖模技術(shù)，可飽和吸收體作為重要的組成部分迅速的發(fā)展起來。
　　本文使用新型的Nd，La:CaF2晶體、Yb,Y:CaF2晶體材料進(jìn)一步研究1μm波段的激光特性，以獲得更優(yōu)良的脈沖激光。用Er:CaF2晶體材料進(jìn)行中紅外激光特性研究，并利用石墨烯吸收體和新

3、型的黑磷吸收體進(jìn)行脈沖激光特性研究。
　　1.闡述產(chǎn)生脈沖激光的調(diào)Q和鎖模原理。介紹了1μm波段和2.8μm波段激光晶體材料的發(fā)展。對二維可飽和吸收體進(jìn)行了闡述。
　　2.首次對新型的Nd，La:CaF2晶體進(jìn)行激光特性研究。LD泵浦的連續(xù)激光和調(diào)Q激光特性被詳細(xì)研究，特別是調(diào)Q激光的輸出功率、脈寬、重復(fù)頻率、輸出波長等特性。實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)用SESAM作為吸收體研究Nd,La:CaF2鎖模特性，并獲得110 mW的最大平均輸出功率

4、和7.8％的斜效率。鎖模激光的脈寬約為11ps,重復(fù)頻率為87.5 MHz，得到單脈沖能量和峰值功率分別為1.26nJ和115W。測得激光的中心波長和半高寬分別為1065.8 nm和2.1nm。
　　3.首次實(shí)現(xiàn)了三波長同步鎖模Yb,Y:CaF2激光輸出。三個波長在1045.7 nm,1047.6 nm和1049.5nm處。鎖模的包絡(luò)脈沖寬度為120ps,拍頻的周期為6.8ps,對應(yīng)于三波長0.52 THz的差頻。鎖模的最大平均輸

5、出功率為196mW、斜效率為7.2%、脈沖重復(fù)頻率為89MHz。
　　4.用LD泵浦EnCaF2晶體，進(jìn)行2.8μm中紅外激光研究。用石墨烯作為可飽和吸收體，穩(wěn)定的調(diào)Q激光獲得了10.37%的髙斜效率和172mW的最大平均輸出功率。當(dāng)吸收功率達(dá)到2.353W時，實(shí)驗(yàn)得到1.324μs的最短脈沖寬度和62.70 kHz的最高重復(fù)頻率。單脈沖能量和脈沖峰值功率分別為2.74μJ和2.07W。
　　5.首次將新型的多層黑磷吸收體應(yīng)

6、用于Er:CaF2脈沖激光，研究其被動調(diào)Q脈沖特性。當(dāng)泵浦吸收功率為2.353W,輸出鏡的透過率為3%時，實(shí)驗(yàn)獲得了178mW的最大輸出功率。同時，實(shí)驗(yàn)獲得954.8ns的最短脈沖寬度和41.93kHz的最高重復(fù)頻率。得到4.25μJ的單脈沖能量和4.45W的峰值功率。在相同的吸收泵浦功率和輸出鏡透射率為1%時，實(shí)驗(yàn)獲得的最大平均輸出功率為124mW,斜效率為6.64%，最短的脈寬為940.5 ns，最高的重復(fù)頻率為50.11 kHz，