论文部分内容阅读
全固化激光器由于其转换效率高、结构紧凑、体积小、寿命长以及具有高质量的激光光束等优点成为激光技术研究领域的热点。可调谐固体激光器的成功研制给固体激光器的研究注入了新的活力,以其较宽波段范围的可调谐输出能力广泛地应用于光纤通讯、工业生产、生物医学、激光武器等诸多方面。可调谐激光晶体材料的不断更新,不仅增加了固体激光光源的实用价值,更重要的是使超快光学有了突破性的进展,较宽的增益谱线使获得的飞秒脉冲更窄,峰值功率更高。众多可调谐激光晶体中,掺铬六氟铝锶锂(Cr3+:LiSrAlF6,简称Cr:LiSAF)的应用最为广泛,它是在近红外波段可以实现调谐输出的新型激光材料,具有转换效率高、调谐范围宽(750nm-1050nm)、上能级荧光寿命长(67μs)、峰值发射截面较大(5×10-20cm-2)、热透镜效应小、晶体散射损耗小以及高浓度的离子掺杂不会产生浓度猝灭现象等优点。非线性光学晶体以及光学频率变换技术的发展,使人们意识到可调谐Cr:LiSAF激光器的倍频光正好处于蓝光波段,恰好与海洋传输窗口相吻合,是水下通信的最佳波长。因此Cr:LiSAF激光器在科学研究、激光医学、军事通信等方面都有着广泛的潜在用途。本论文着重于全固态Cr:LiSAF激光器的实验研究,以Cr:LiSAF晶体的特性为基础,在实现了激光二极管双端泵浦Nd:YV04/LB0腔内倍频的高功率671nm红光激光输出后,展开了对Cr:LiSAF激光器输出特性的实验探讨。论文的内容包括了基础理论分析和实验研究,主要包含以下五个方面:1.绪论部分,主要概述了固体激光器的发展以及可调谐固体激光器的优势与应用,突出阐述了Cr:LiSAF激光器的国内外研究进展。2.从理论上介绍了Cr:LiSAF晶体的物理特性及其光学性质,为激光器的实验研究提供了充足的理论依据,并列出了它的一些重要光学参数,与其它晶体进行对比,突出了Cr:LiSAF的优势所在。3.实验选取的泵浦源是激光二极管双端泵浦Nd:YVO4/LBO内腔倍频的671nm全固态红光激光器。通过速率方程、腔内倍频理论等理论分析,得出了最佳性能参数,提高了输出泵浦光束质量。实验测得该装置获得了中心波长671nm,最大功率10.2mW的红光激光输出。相比于其他的泵浦源(激光二极管,闪光灯等),该光源拥有更佳的激光光束以及更高的输出功率。4.实验采用671nm的红光固体激光器来泵浦Cr:LiSAF激光晶体,最终能够实现中心波长850nm,调谐范围为820nm到890nm,其脉冲重复频率为11KHz,脉冲宽度为100ns的激光输出。该装置的泵浦阂值功率为24mW,Cr:LiSAF激光器输出的最大平均功率可达60mW,此时对应红光的泵浦功率为521mW。使用短焦CCD探测器和图像采集系统,通过计算机观察并记录了输出光的光斑,并且调节晶体以及输出镜位置,针对光斑的输出情况进行了研究,主要记录了基模光斑,一阶和二阶横模光斑,探讨了不同条件下输出光的特性。5.研究期间的工作与成果总结以及后续工作计划展望。