脉冲式被动锁模Nd:YAG激光器和自锁模Cr:LiSAF激光器的理论和实验研究

摘要

该文对脉冲式被动锁模Nd:YAG激光器和自锁模掺铬氟化锂锶铝激光器进行了理论和实 验研究,论文工作的主要内容有:(1)设计由抗共振环和凸面反射镜组成的对撞脉冲锁模(CPM)非稳腔Nd:YAG激光器.利用几何光学方法分析腔内球面波的特点,从提高输出能量和微扰稳定性、压缩脉宽的角度出了,选择了较佳的几何参量因子.(2)研究输出耦合方式对CPM非稳腔Nd:YAG激光器输出光束空间质量的影响,采用从腔内反射输出和插入自滤波小孔,大大改善了光束的空间质量.(3)在理论和实验上研究可饱和吸收染料溶液的浓度对激光器输出 能量、脉冲宽度、锁模几率、稳定性、序列中的脉冲个数的影响.在较佳运转条件下,获得脉宽8ps、能量90mJ、光束发散角接近于2倍衍射极限的单脉冲序列.(4)提出可以利用掺铬 钇铝石榴石晶体对脉冲式Nd:YAG激光器实同被动锁模运转,得到脉宽190ps、能量22mJ的脉 冲序列;分析Nd:YAG晶体的克尔自聚焦效应在加Cr<'4+>:YAG速被动锁模进程中的作用.(6)在考虑掺铬氟化锂锶铝激光上能级的激发态吸收、上转换过程以及荧光热瘁灭效应这些因素的情况下,求出掺铬氟化锂锶铝激光器小信号增益随泵浦功率的变化.(7)分析三镜腔的特 性,利用G参数表示法和克尔矩阵求出自锁模运转时腔内激光振荡模式、腔内不同位置及晶 体内部的光束半径、折叠镜和晶体中间的克尔强度,从而优化了腔结构参数.(8)在国内首 次采用三镜腔结构实现在低功率泵浦下,在腔内不加任何启动元件和不插入光阑,掺铬氟化锂锶铝激光器的自锁模运转,获得脉宽51fs、输出功率48mW、重复频率150MHz的锁模脉冲;并且研究了连续光、自调Q、自调Q--自锁模运转特性.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1-1固体锁模激光器的研究进展

§1-2被动锁模Nd：YAG激光器

§1-3自锁模Cr：LiSAF激光器

§1-4本论文工作的主要内容

第二章对撞脉冲锁模非稳腔Nd：YAG激光器的研究

§2-1 CPM非稳腔的腔结构分析

§2-2输出光束空间质量的研究

§2-3 CPM非稳腔Nd：YAG激光器稳定性的研究

§2-4可饱和吸收染料的研究

§2-5小结

第三章Cr4+：YAG在脉冲式Nd：YAG激光器中被动锁模的研究

§3-1引言

§3-2 Cr4+：YAG的光学特性及作为调Q器件的研究

§3-3 Cr4+：YAG被动锁模的动力学过程

§3-4 Cr4+：YAG被动锁模的实验研究

第四章三镜腔结构的Cr：LiSAF自锁模激光器的理论研究

§4-1 Cr：LiSAF晶体的光学特性

§4-2 Cr：LiSAF激光器小信号增益的研究

§4-3三镜腔的腔特性分析

第五章低功率泵浦三镜腔结构的Cr：LiSAF激光器各种运转特性的实验研究

§5-1实验装置

§5-2 Cr：LiSAF激光器连续光运转特性

§5-3 Cr：LiSAF激光器的自锁模运转

§5-4 Cr：LiSAF激光器的自调Q与自调Q--自锁模运转

结束语

参考文献

攻读博士学位期间发表论文

致 谢