基于新型可饱和吸收体的半导体泵浦超短脉冲激光器研究

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1、分类号TN242学校代码10590UDC535密级公开深圳大学硕士学位论文基于新型可饱和吸收体的半导体泵浦超短脉冲激光器研究学位申请人姓名范小贞专业名称光学工程学院（系、所）光电工程学院指导教师姓名文侨原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文《基于新型可饱和吸收体的半导体泵浦超短脉冲激光器研究》是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承

2、担。论文作者签名：日期：年月日基于新型可饱和吸收体的半导体泵浦超短脉冲激光器研究摘要超短脉冲激光器具有极短的脉冲宽度、极高的峰值功率和极宽的光谱范围，具有广泛的用途。在超短脉冲激光器中，随着半导体激光器（LaserDiode，LD）技术的发展，半导体泵浦的超短脉冲激光器研究的进展引人注目，已经步入了激光技术的主流殿堂。目前，基于可饱和吸收体的被动锁模技术是实现超短脉冲激光的主要方式之一。近年来出现的拓扑绝缘材料由于其独特的性能和廉价的获取成本，使其成为一种具有发展潜力的新型可饱和吸收体。这些新型可饱和吸收体的出现为

3、发展超短激光锁模器件提供了新平台，为实现高性能、低成本的超短激光器提供了更加宽阔的发展空间。超短脉冲激光器的谐振腔普遍采用折叠腔形式。在折叠腔中由于光束斜入射到对曲面镜不可避免的引入了像散，像散将造成谐振腔内、外光束质量恶化。由于激光工作物质的内部热不均匀分布和热应变光弹性会引起折射率不均匀变化，从而产生热透镜效应，热透镜焦距的扰动将对激光器的稳定带来较大的影响。因此，有必要对激光谐振腔的像散和热透镜效应问题进行研究。近年来发展的Yb:KGW激光晶体，具有发射带宽，泵浦波长与激光输出波长非常接近，量子效率高，可实现

4、高浓度Yb3+离子的掺杂且不会出现浓度猝灭的等显著优点，且可以采用成熟InGaAs半导体激光来泵浦，转化效率高、体积小、系统成本低，备受人们的关注。本文主要研究工作如下：1）采用圆π圆结合方法提出了一种双端臂像散补偿谐振腔的设计方法，该方法简单、直观、高效,在谐振腔设计中容易实现。根据SESAM上光斑大小，给定第一个曲面镜的曲面半径和折叠角度，可以很方便的找出第二个曲面镜的曲面半径和折叠角度之间的关系，任意给出曲面半径就可以找出折叠角度，使谐振腔锁模端臂和输出端臂的像散完全补偿。2）论文首次提出了一种可以实现像散

5、补偿的热不敏感谐振腔设计方法。该设计方法是在像散补偿谐振腔设计时，考虑热透镜的焦距，利用传播圆π圆理论实现谐振腔锁模器件位置的光斑半径对热透镜不敏感，同时实现了谐振腔两端臂的像散获得补偿。并通过实验进行了验证。3）对WS2溶液的非线性吸收特性在800nm激光器上进行了Z-Scan实验研究，研究表明，该WS2溶液调制深度最大约6%。利用该溶液作为可饱和吸收体和上述方法所设计的实现像散补偿的热不敏感谐振腔，进行调Q和锁模实验研究。4）在平凹、V型、Z型三种腔型中对基于LD泵浦的Yb:KGW激光器进行探索性实验研究。I基

6、于新型可饱和吸收体的半导体泵浦超短脉冲激光器研究关键词：像散补偿；热透镜不敏感；谐振腔；新型可饱和吸收体；超短脉冲IIUltrashortpulselaserresearchpumpedbydiode-pumpbasedonnewsaturatedabsorberAbstractUltrashortpulselaserhasmanyapplications,becauseofitsadvantagesofshortpulsewidth,highpeakpowerandwidespectralrange.Withth

7、edevelopmentofsemiconductortechnology,theultrashortpulselaserpumpedbysemiconductorlaserhasbecomemoreandmorecompelling.Currently,usingthesaturatedabsorberaspassivemode-lockingisbecomingamainwaytoachieveultrashortpulselaser.Anewsaturatedabsorberoftopologicalinsu

8、latingmaterialswhichappearedrecentyears,hasadevelopmentpotential,becauseithaveuniquepropertiesandcheapcosts.Theemergenceofthenewabsorberprovidesanewplatformforultra-shortlaser.Itma