半导体激光器泵浦的新型Na，Yb：CaF锁模激光器的研究

摘要

本文对基于国产新型Na+，Yb3+:CaF2晶体的全固态锁模激光器进行了系统地实验和理论研究。首次在该晶体的激光器中成功压制了自调Q的趋势，实现了连续光运转和连续锁模运转，并通过腔内色散补偿获得了飞秒级锁模脉冲；理论分析了两种常用腔型中该晶体的热透镜效应及其调整方法；实验观察了热效应对激光光束质量影响，提出减小温差是改善光束质量的关键。论文的工作主要包括以下几个方面：
　　 ⑴综述了CaF2晶体、Yb3+:CaF2晶体以及新型Na+,Yb3+:CaF2晶体各自的特性和应用，分别介绍了相应的研究历史与发展进程，并重点阐述了新型Na+，Yb3+:CaF2晶体的特点和优势。
　　 ⑵利用ABCD矩阵计算方法，分析了在平凹腔和三镜折叠腔中Na+，Yb3+:CaF2晶体的负热透镜效应对稳定区间的影响。提出了在热透镜影响下获得最佳激光运转状态的腔调节方法，这对于实验具有指导意义。
　　 ⑶通过实验发现，晶体中的热效应是影响激光光束质量的主要原因，并通过简单的实验证明了是温差(而不是温度)直接导致了这种光束畸变。由此提出通过减小晶体温差来改善光束质量的可行建议。
　　 ⑷通过对Na+,Yb3+:CaF2晶体自调Q趋势的有效压制，我们在该晶体的激光器中首次实现了连续光和连续锁模运转；连续光运转的阈值为吸收泵浦功率750mW，斜效率为46％，SESAM锁模时的最大平均输出功率为800mW，脉冲宽度约为886fs；再利用SF10棱镜对在激光腔内进行色散补偿，最终获得飞秒级的锁模脉冲序列，最窄脉冲宽度约为406fs，光谱宽度为3nm，中心波长为1043nm，相应的时间带宽乘积为0.335。这是目前该晶体激光器最好的实验结果。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1 CaF2晶体的介绍

1.1.1 CaF2晶体的特性

1.1.2 CaF2晶体的应用与研究进展

1.2掺Yb3+的CaF2晶体的介绍

1.2.1掺Yb3+的CaF2晶体的特性

1.2.2 Yb3+：CaF2激光器的研究进展

1.3新型共掺型Na+，Yb3+：CaF2晶体介绍

1.3.1 Na+，Yb3+：CaF2晶体的特性

1.3.2 Na+，Yb3+：CaF2激光器的研究进展

1.4本论文的主要工作与创新

第二章 Na+，Yb3+：CaF2晶体的热效应

2.1考虑晶体热透镜效应的两种常用腔型的设计与调节

2.1.1 Na+，Yb3+：CaF2晶体的负热透镜效应

2.1.2平凹腔热稳区的分析及调节

2.1.3三镜折叠腔热稳区的分析及调节

2.1.4实验结果与讨论

2.2热效应对激光光束质量的影响

2.2.1晶体热效应引起的激光光束畸变

2.2.2减小晶体中温差对激光光束质量改进的实验

2.3小结

第三章 Na+，Yb3+：CaF2激光器的自调Q和连续光运转

3.1全固态激光器的腔型设计与考虑

3.1.1泵浦光的准直与聚焦

3.1.2谐振腔的设计

3.2 Na+，Yb3+：CaF2晶体的自调Q趋向与机理

3.3自调Q的压制与连续光运转的实现

3.4小结

第四章 Na+，Yb3+：CaF2激光器的锁模运转

4.1全固态激光器的主要锁模方法

4.2 SESAM的选择

4.3色散补偿方法

4.4 Na+，Yb3+：CaF2激光器的飞秒级锁模运转

4.5小结

第五章总结与展望

5.1工作总结

5.2工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢