近-中红外超快激光器研究

摘要

随着在科学研究、工业加工、国防军事以及医疗等众多领域对近中红外波段的飞秒脉冲激光需求愈加广泛，因此加快研究该波段内激光技术的就显得意义十分重大。出于上述目的，本论文主要致力于高功率近红外飞秒光纤激光器以及中红外飞秒全固态锁模激光器的实验研究。主要研究内容包括以下几个部分：
　　1.基于非线性偏振旋转锁模机制，进行了掺镱光纤激光器锁模实验研究。首先通过色散管理机制实现了展宽脉冲锁模飞秒光纤激光的稳定运转，输出脉冲的重复频率大于250MHz，平均功率为128mW，光谱半高全宽为64nm，未经压缩的脉冲宽度为5.8ps（理论极限脉宽约为25fs）。在同类型实验装置上，也通过色散管理实现了自相似锁模的皮秒光纤激光，输出脉冲重复频率为49MHz，光谱半高全宽为18nm，平均功率34mW，中心波长为1035nm，实测脉宽为4.4ps（理论极限脉宽57fs）。
　　2.基于SESAM被动锁模，进行了掺镱光纤激光器锁模实验研究。利用光纤布拉格光栅对腔内色散进行补偿并作为端镜，实现了线型腔下的稳定SESAM锁模，输出脉冲重复频率为25.3MHz，平均功率为2.4mW，中心波长为1030nm，脉冲宽度3.6ps。
　　3.基于自建的高重频光纤激光器，利用啁啾脉冲放大技术进行了光纤放大器的实验研究。种子光经光纤展宽后再经两级放大，得到了16.4 W的放大输出，经过PBS选偏，再经光栅对压缩后得到了4.3W的S态偏振光输出，且压缩后脉冲宽度为175fs。
　　4.基于自建的高重频飞秒光纤放大器，进行了光子晶体光纤超连续谱产生的实验研究。在6W输入功率下，获得了近810nm宽的超连续光谱，光谱覆盖650—1467nm波长范围。
　　5.基于克尔透镜锁模原理，进行了铬离子掺杂的多晶锌硫属化合物的中红外波段锁模激光实验研究。首先利用1532nm掺铒光纤激光器泵浦单块Er:YAG激光振荡器获得S偏振的1645nm窄线宽激光。然后泵浦多晶Cr:ZnS晶体，在5.12W泵浦功率下，获得了212mW的连续激光输出。受限于镜片镀膜范围，激光波长连续可调谐范围为2213nm—2498nm。在稳腔边缘处获得了中心波长为2347nm、平均功率为80mW，脉冲宽度为125fs的克尔透镜锁模输出。由于多晶Cr:ZnS材料特有的非线性性质，易于实现准相位匹配，在克尔透镜锁模同时观察到了2至4次谐波输出，对应中心波长分别为1164nm，783nm，586nm。

目录

第一个书签之前

声明

插图索引

表格索引

符号对照表

缩略语对照表

第一章 绪论

1.1掺镱光纤激光放大器的研究进展与应用

1.2中红外掺Cr固态飞秒激光的研究进展与应用

1.3 本论文的研究内容和意义

第二章 超短脉冲激光产生技术

2.1引言

2.2全固态激光器常用的锁模技术

2.3光纤激光器的主要锁模机制

2.4超短脉冲在介质中的传播特性

2.5超短脉冲激光的色散补偿技术

2.6本章小结

第三章 掺镱飞秒光纤激光器实验研究

3.1掺镱光纤的光谱性质

3.2 NPE锁模飞秒光纤激光器的实验研究

3.3 SESAM锁模的光纤激光器实验研究

3.4本章小结

第四章 高功率飞秒光纤激光器及超连续谱产生

4.1引言

4.2高功率超短脉冲光纤放大的关键技术

4.3高功率飞秒啁啾脉冲放大实验研究

4.4基于光子晶体光纤的超连续光谱产生

4.5本章小结

第五章 Cr:ZnS中红外飞秒激光器实验研究

5.1引言

5.2 Cr:ZnS晶体的特性

5.3掺Cr:ZnS晶体的飞秒激光器实验研究

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本论文的主要内容

6.2 进一步工作展望展望

参考文献

致谢

作者简介