全固化YbYAGYbglass锁模激光器的研究

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1、中文摘要本文对全固化Yb：YAG／Yb：glass锁模激光器进行了理论和实验研究，论文工作的主要内容包括以下几个方面：一、阐述并分析了飞秒激光器及全固化飞秒激光器的发展状况及其应用。全固化飞秒激光器具有结构紧凑、体积小、运转稳定等优良特点，是目前国际上飞秒激光器发展的热点。阐述并评价了新型掺Yb3+激光材料的晶体特性及最新进展。论述了具有相似的光谱及其他特性的掺Yb3+激光增益介质，包括Yb：YAG晶体和Yb：glass的优点及缺点。二、阐述了全固化Yb：YAG／Yb：glass锁模激光器的实验原理。对实验装置的耦合系统重新进行了设计计算，并且重

2、新设计了实验装置谐振腔的结构，通过计算，设计了使用凹凸透镜来代替平凹透镜作为激光器谐振腔的腔镜，使得激光与泵浦光进行更好的耦合，通过凹凸镜后的激光与泵光的耦合效率比通过平凹镜后的激光与泵光的耦合效率提高了17．7％。三、通过实验，验证了对实验装置的改进的计算的正确性。在实验中使用凹凸透镜代替平凹透镜作为Yb：YAG激光器谐振腔的腔镜，明显提高了激光器的激光输出效率。双端泵浦时，使用凹凸透镜作为腔镜测得的1％和O．25％两种输出耦合镜所对应的连续激光输出所对应的激光斜率效率分别为6．33％和2．6％，使用平凹透镜作为腔镜时，测得的l％和O．25％两

3、种输出耦合镜所对应的连续激光输出所对应的激光斜率效率分别为5．99％和1．7％。从而验证了理论计算中所论述的使用凹凸透镜作为腔镜的激光输出效率要高于使用平凹透镜作为腔镜时的激光输出效率。四、在连续光实验研究的基础上，加入可饱和吸收镜实现了被动锁模。得到了调Q锁模脉冲序列，锁模平均输出功率为1mw，脉冲重复频率为200MHz，光谱宽度为3nm，理论上可支持约400飞秒的锁模脉冲。五、分别论述了棱镜对和G—T干涉仪补偿色散的基本原理。并通过理论计算，验证了在掺Yb”介质的实验研究中，最常用的用来补偿激光介质的各阶色散的SFl0棱镜对与单G—T干涉仪并

4、不能很好的补偿其各阶色散。通过理论计算用优化的多腔G—T干涉仪代替了传统的SFl0棱镜对与单G-T干涉仪，更好的补偿了Yb：glass的二阶及三阶色散，并且设计了106¨rn的优化的多腔G．T干涉仪，从理论上选取了合适的参数。关键词，飞秒激光、全固化、半导体激光器、Yb：YAG／Yb：glass、G．T干涉仪ABSTRACTInthisthesis，theoreticalandYb：YAG／Yb：glassmode·lockedlasersfollowings：experimentalstudiesaboutall··solid·-statewe

5、represented．Themaincontentsareas1．Thedevelopmentandapplicationoffemtosecondlasersandall-solid-statelasersareintroduced．Thediode-pumpedall—solid—statefemtosecondlasershavetheadvantagesofcompact，highstabilityandrelativelylowcost，thereforetheyarenowoneofthefocusesofstudiesonfemt

6、osecondlasers．nlespectralcharacteristicsandthelaseroperationsofthelatestYb3+-dopedfemtosecondlasercrystalsarereviewedanddiscussed．111eadvantagesanddisadvantagesofyb3+-dopedlasergainmediathathavefamiliarspectraandothercharacteristics，whichincludeYb：YAGandYb：glass，arediscussed．

7、2．Theexperimentalschematicofall-solid—stateYb：YAG，Yb：glassmode—lockedlaserWaspresented，designedandcalculatedtothematchsystemoftheexperimentalsetup．AndthestructureofthecavityoftheexperimentalsetupWasdesigned．Bycalculating，weshowedthattheknaggylensasthecavitymirrorinsteadofthef

8、lat—concavelenswhichwereusedbeforeCanmakethelaserandthepumplighttobe