激光二极管泵浦的Yb:YGG锁模激光器实验与研究

摘要

激光二极管泵浦的全固态超快激光器具有结构紧凑、效率高、稳定性好等优点，能够输出高峰值功率、窄脉宽、高光束质量的激光脉冲，被广泛应用在军事、工业、医疗和科研等领域，是目前激光器研究的热点之一。新型掺镱增益介质Yb:YGG具有和Yb:YAG晶体类似的机械和热力学性能，主发射峰处的荧光光谱约为22nm，理论可以支持小于100fs的超短脉冲.本论文旨在研究激光二极管泵浦的Yb:YGG锁模激光器，主要内容包括以下几个方面：
　　1.进行SESAM锁模Yb:YGG激光器实验研究。选用10 at％掺杂的Yb:YGG晶体，两端镀膜，长度为3.2 mm，入射泵浦功率超过2.5 W时，获得了稳定的连续锁模输出，重复频率为110MHz，脉冲宽度为6.5 ps，中心波长为1036.5 nm。然后在插入一对GTI镜，在6.5 W入射功率泵浦下，连续锁模输出平均功率为960 mW，此时中心波长为1037 nm，光谱半宽为7.3 nm，脉冲宽度为170 fs。调节SESAM与凹面镜的距离，锁模光谱的中心波长可以从1033 nm连续可调至1037 nm。
　　2.进行碳纳米管锁模Yb:YGG激光器实验研究。选用5 at.%掺杂的Yb:YGG晶体，两端未镀膜，长度为3 mm。泵浦功率为6.5 W时，连续光功率为880 mW。以一定角度插入碳纳米管，在泵浦光功率超过4.2W时，实现了稳定的连续锁模，重复频率为110 MHz，测得脉冲宽度为5.6 ps，中心波长在1033 nm。入射泵浦功率为6 W时，输出功率为283 mW。
　　3.进行克尔透镜锁模Yb:YGG激光器实验研究。设计谐振腔运转于稳区的边缘，腔内插入一对高反射率的GTI镜，选用2%的输出镜，保证腔内有足够高的功率密度。入射泵浦光功率超过6 W时，轻推端镜实现了自锁模运转，输出功率为210 mW，重复频率为80 MHz，测得脉冲宽度为216 fs，光谱中心波长为1033 nm。