论文部分内容阅读
超快激光一直是激光领域的研究热点,随着超快激光器越来越多地应用于军事、工业和医疗等领域,对超快激光器的追求从短脉冲到高功率等各项新的指标迈进。其中高亮度激光二极管(Laser Diode,LD)泵浦的全固态激光器因其结构紧凑、价格低、效率高等优点而广受欢迎。本文主要开展了近红外波长范围的LD泵浦的全固态超快激光器研究。硕士期间工作的主要内容如下:1.实验研究了Yb:GYSO晶体的连续光和半导体可饱和吸收镜(SEmiconductor Saturable Absorber Mirrors,SESAMs)被动锁模性质。使用五镜折叠腔,得到了最大输出功率为334 mW的1052 nm连续光输出。通过SESAM被动锁模得到了中心波长位于1050 nm的锁模激光,锁模激光光谱宽度为1.8 nm,最短激光脉冲宽度为787fs,重复频率为78 MHz。2.使用15 at.%掺杂的Yb:LuAG激光透明陶瓷作为增益介质,得到了LD泵浦的克尔透镜锁模运转。中心波长位于1046 nm,光谱半高全宽为16.2 nm,激光脉冲宽度为159 fs,重复频率为121 MHz,最大输出功率为121 mW。16.2 nm的锁模光谱带宽理论上支持变换极限为80 fs的超短脉冲,表明Yb:LuAG激光透明陶瓷具有输出亚百飞秒超短激光脉冲的潜力。3.开展了高重复频率全固态飞秒激光器的研究。使用单模LD作为泵浦源。通过克尔透镜锁模技术实现了Yb:LYSO激光器锁模运转,获得了58 fs的锁模脉冲输出,这是目前基于此晶体直接产生的最短脉冲宽度。锁模激光光谱带宽为21.3 nm,中心波长为1063 nm,重复频率为207 MHz。当泵浦功率为900 mW时,最大锁模输出功率为56 mW,相应的光-光转换效率为6.2%。与之前的工作相比[1],本实验不仅提高了脉冲重复频率,还缩短了激光脉冲宽度。4.开展了复合结构YAG/Nd:LuAG/YAG激光陶瓷的性能研究。实验研究了不同掺杂浓度和不同Nd:LuAG厚度的连续激光输出特性。当泵浦光垂直通过三明治复合结构进行泵浦时,连续光斜效率为9.1%,最大输出功率为1.1 W;泵浦光沿三明治中间层泵浦时,连续光斜效率为0.4%,最大输出功率为0.1 W。