论文部分内容阅读
采用半导体泵浦Nd:GdVO4晶体获得1064nm激光,利用半导体可饱和吸收输出耦合镜(Saturable Output Coupler,SOC)作为锁模元件,实现了被动调Q锁模(Q-switched Mode-locked,QML)激光脉冲输出。为了提高调Q锁模脉冲的稳定性,采用被动锁模腔内加入主动调制元件的方法,将电光(Electro-optic,EO)Q开关分别与自锁模(Kerr-lens Mode-locked,KLM)和SOC锁模相结合,利用相同的腔型结构获得了两种稳定的主动调Q被动锁模激光器。论文主要研究内容如下:Ⅰ设计了五镜折叠腔(W型腔),通过ABCD矩阵计算了腔内不同位置的振荡光斑大小,分析了谐振腔稳定性。利用SOC作为锁模元件兼输出镜,获得了被动调Q锁模Nd:GdVO4激光器,分析了其脉冲输出特性。分别选用三种不同参数的SOC进行被动调Q锁模实验,对比了它们的输出特性,分析了SOC的几种主要参数对输出脉冲的影响。Ⅱ采用四镜折叠腔(Z型腔),获得了两种主动调Q被动锁模Nd:GdVO4激光脉冲输出。当腔内不存在额外的被动锁模元件时,实现了主动调Q自锁模(EO/KLM)激光器,分析了Q开关的加入对自锁模脉冲的影响。将输出镜换成SOC后,实现了主动调Q SOC被动锁模(EO/SOC)激光器,对比Q开关关闭和打开时的脉冲特性,分析了主动调制器的加入对调Q锁模脉冲起到的提高稳定性和峰值功率的作用。Ⅲ对比了主动调Q自锁模和主动调Q SOC锁模两种主动调Q被动锁模脉冲的脉宽、重复频率和平均输出功率等输出特性,发现与主动调Q自锁模相比,主动调Q SOC锁模将调Q包络脉宽压缩了75%,包络下锁模脉宽压缩了近一半。讨论了SOC对脉冲的进一步调制作用,认为主动调Q SOC锁模脉冲是建立在自锁模运转的基础之上的,其输出脉冲受到自锁模和SOC锁模两种锁模调制方式的叠加作用。Ⅳ分析了自锁模等效快饱和吸收体以及SOC的非线性调制损耗,分别提出了损耗表达式。基于光强起伏机制,用双曲正割平方方程描述锁模脉冲,建立了描述主动调Q被动锁模动力学过程的速率方程。在主动调Q SOC锁模运转状态下考虑了自锁模和SOC锁模的叠加作用,用数学形式表达了SOC损耗和自锁模调制损耗的关联。分别计算了主动调Q自锁模和主动调Q SOC锁模包络脉冲能量和功率,得到的结论与实验分析结论基本相符。