LD泵浦Yb：YAG超短脉冲激光再生放大及压缩技术的研究

摘要

超短脉冲激光技术一直以来是激光技术研究领域的一个热点，尤其随着超短脉冲激光器在诸多领域的广泛应用，更加推动了这一技术的不断发展。人们也对超短脉冲激光器提出了更高的要求，而全固化超短脉冲激光器因为其体积小，成本低，波长多样化，已经成为超短脉冲激光器中一个新颖的研究方向，并且是超短脉冲激光器发展的必然趋势。以超短脉冲激光器为基础发展起来的啁啾脉冲放大技术作为获得高功率超短脉冲的关键技术日益成熟，而其中的再生放大作为核心技术也得到了很大的发展。另外，超短脉冲激光领域的另一重要技术——半导体可饱和吸收镜(SESAM)生长技术逐步成熟，为半导体直接的被动锁模激光器带来了生机。本文对LD直接泵浦的Yb：YAG SESAM被动锁摸激光器进行了理论分析，并且在此基础上进行了再生放大与脉冲压缩的实验研究。论文的主要内容包括： 1．详细介绍了超短脉冲激光器及啁啾脉冲放大系统的发展和现状，并且介绍了超短脉冲及对其进行再生放大的意义。 2．介绍了LD直接泵浦的特点；分析了半导体可饱和吸收体的基本结构和时间特性；系统阐述了半导体可饱和吸收镜的主要特征参数；介绍了激光器参数同半导体饱和吸收镜宏观特性之间的关系；从结构上的变化对几种类型的半导体可饱和吸收镜的相关结构进行了分析和比较。 3．介绍了实验中需要的理论。建立了基于Yb：YAG晶体的准三能级速率方程，并对Yb：YAG的阈值和输入．输出特性进行了分析；介绍了超短脉冲再生放大的基本理论，并且进行了初步再生放大的实验。 4．详细介绍了基于群速度色散补偿理论的超短脉冲压缩实验，采用四棱镜系统对LD端面泵浦Yb：YAG皮秒脉冲(<10ps)进行了压缩，结果获得压缩后的脉冲宽度为4ps。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1超短脉冲激光的发展

1.2啁啾脉冲放大技术的发展

1.3超短脉冲及其再生放大的意义

1.4半导体直接泵浦的全固化超短脉冲激光器研究背景和意义

1.5论文的工作内容和目的

第2章LD泵浦SESAM锁模激光器的理论研究

2.1 LD泵浦的特点

2.1.1 LD泵浦全固态激光器与传统激光器的比较

2.1.2 LD泵浦全固态激光器与LD激光器的比较

2.1.3 LD的泵浦方式

2.2半导体可饱和吸收镜(SESAM)

2.2.1半导体可饱和吸收镜的基本结构和时间特性

2.2.2半导体可饱和吸收反射镜的宏观特性

2.2.3激光器参数与半导体可饱和吸收反射镜宏观特性的关系

2.2.4半导体可饱和吸收反射镜的类型

2.5本章小结

第3章LD端泵Yb：YAG锁摸激光器再生放大的理论研究及实验研究

3.1 LD纵向抽运准三能级理论

3.1.1阈值计算

3.1.2输出功率及斜率效率

3.2超短脉冲再生放大

3.2.1再生放大的基本理论

3.2.2再生放大系统中的隔离系统

3.2.3再生放大器的运转过程

3.2.4再生放大器与多通放大器的比较

3.2.5典型再生放大器腔型

3.2.6初步再生放大实验及结果

3.3本章小结

第4章四棱镜系统压缩LD端泵Yb：YAG皮秒脉冲的理论分析及实验研究

4.1群速度色散

4.1.1无啁啾高斯脉冲

4.1.2啁啾高斯脉冲

4.1.3材料体色散

4.1.4角色散元件

4.2典型的脉冲压缩系统

4.2.1棱镜对压缩器

4.2.2四棱镜压缩系统与棱镜对的对比

4.2.3光栅与四棱镜系统的对比

4.3脉冲压缩方案

4.3.1棱镜对的负群延迟色散

4.3.2棱镜对所引入的正 GVD

4.3.3用于腔内GVD补偿的棱镜对设计

4.4实验及其结果分析

4.4.1实验装置

4.4.2实验结果及分析

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间所发表的学术论文

致谢