全固态超短脉冲激光器的研究

摘要

1992年，Ursula Keller首次在实验中引入半导体可饱和吸收镜(SESAM)，为全固态超短脉冲激光器的研究提供一种新的研究思路和实现途径。SESAM锁模解决了在之前的全固态被动锁模激光器中脉冲序列不规律的问题，使全固态激光器的平均输出功率、脉冲时间宽度及脉冲的峰值功率及频率方面有了极大的提高，极大地促进的全固态超短脉冲激光器的研究的发展。超短脉冲激光是具有皮秒、飞秒量级(10-12s～10-15s)持续时间的激光脉冲，这种激光脉冲具有极高的峰值功率、很宽的光谱宽度和激光发射时间极短等特点，在物理、生物学、激光光谱学、光通信和激光精细加工、非线性频率变换等众多领域具有广泛的用途。由于SESAM锁模技术具有自启动、稳定性好及结构简单应用方便等优点，因而近年来成为激光领域的研究热点之一。 本论文主要基于Nd：YVO4晶体和Nd：GdVO4晶体的SESAM被动锁模，进行理论和实验研究。论文主要内容有： 1.SESAM锁模技术特点。介绍SESAM锁模技术特点，以及与其它锁模技术相对比，SESAM锁模技术所具有的独特优势。并简要介绍SESAM作为锁模器件实现锁模的工作机理与理论研究。 2.实现Nd：YVO4的高功率、窄脉宽锁模激光输出。利用谐振腔理论，优化谐振腔设计，利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)，实现了Nd：YVO4的高功率、窄脉宽锁模激光输出。泵浦功率至10.73w时，得到3.508W的锁模输出，光-光转换效率为32.69％。 3.对两端输出激光谐振腔进行改进，实现了Nd：GdVO4激光器的单端锁模激光输出，提高了激光器的实用价值。在泵浦功率为10.07W时得到3.027W的单端锁模激光输出，其相应的锁模脉宽为7.6ps。激光器为单端锁模激光输出，与传统的双端输出相比，单束光输出可以得到更高的泵浦利用效率，具有更高的应用价值。 4.以KTP为倍频元件，实现了532nm窄脉宽的绿光锁模脉冲输出，最高功率为400mW，脉宽为5.5ps。SESAM作为腔镜对于532nm绿光的反射损耗较大，造成激光器的绿光功率输出较低，只得到了400mW的绿光输出。

目录

文摘

英文文摘

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第一章概述

§1.1固体激光器的特点及发展方向

§1.2超短脉冲激光器的特点及发展方向

§1.3锁模技术发展及特点

§1.4 SESAM锁模技术特点及研究

第二章半导体饱和吸收镜(SESAM)锁模理论研究

§2.1半导体可饱和吸收体结构特性

§2.2半导体可饱和吸收镜的类型

§2.3半导体可饱和吸收镜的锁模机理

§2.4 SESAM锁模理论研究

第三章高功率、窄脉宽Nd：YVO4激光器特性研究

§3.1 Nd：YVO4晶体的激光特性

§3.2 LD泵浦SESAM锁模激光器谐振腔设计

§3.3高功率、窄脉宽Nd：YVO4/SESAM锁模激光器特性研究

第四章Nd：GdVO4单端锁模激光器特性研究

§4.1 Nd：GdVO4晶体的激光特性

§4.2 Nd：GdVO4单端锁模激光特性研究

第五章532nm倍频锁模激光特性研究

§5.1倍频原理及理论

§5.2倍频的相位匹配理论

§5.3 Nd：GdVO4/SESAM 532nm倍频激光特性

全文总结

参考文献

攻读硕士期间发表文章

致谢