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锁模技术是获得超短激光脉冲的重要途径,而超短激光脉冲放大技术提升了激光脉冲的能量,极大地扩展了超短激光脉冲的应用范围。本论文主要研究了LD泵浦的Nd3+和Yb3+掺杂晶体被动锁模激光以及参量放大啁啾脉冲钛宝石激光。
本论文的主要内容和取得的创新包括以下几个方面:
1.实现了LD泵浦的Nd:GdVO4准三能级激光的连续被动锁模。获得了平均输出功率为128mW,脉冲宽度为6.5ps,重复频率为178MHz的输出,波长为912nm。
2.实现了LD泵浦的Nd:GSAG准三能级激光的连续被动锁模。获得了脉宽为8.7ps,重复频率为95.6MHz的稳定锁模,波长为942.7nm,输出的平均功率为510mW。这是目前已报道的Nd3+准三能级锁模激光的最高输出。
3.使用LD泵浦源,开展了Yb:NGW激光晶体被动锁模激光的研究。在连续锁模腔内未插入棱镜对情况下,脉冲宽度为3.9ps,波长为1026nm；插入棱镜对补偿腔内色散,获得了370fs的超短脉冲输出,中心波长位于1031nm,谱宽为3.1nm。
4.开展了一种新型Yb掺杂激光晶体Yb:LPS被动锁模激光的研究。在LD泵浦下,稳定的连续锁模分别在两个波长上实现,一个是1041nm,获得的最短脉冲是630fs,相应谱宽为6.5nm,一个是1056nm,获得的最短脉冲是2.7ps,相应的谱宽为1.4nm。
5.采用OPCPA技术,实现了啁啾脉冲钛宝石激光的放大。经过三级放大,信号能量由0.4nJ放大为4mJ,放大倍数为107,放大后的光谱半高全宽约为30nm,跟入射信号一致,实现了宽带放大。
6.采用连续可调谐钛宝石激光泵浦源,在Nd:YAG激光上开展了直接泵浦方式的研究。1064nm激光输出时候,获得的最高斜效率为52.9％,并且也实现了946nm激光运转。实验结果表明了发射波长在885nm的LD泵浦源适合用来对Nd3+进行直接泵浦。
7.首次采用885nm LD直接泵浦Nd:GSAG激光,当激光运转在1061nm时候,获得最大出光功率为2.85W,最大斜效率为50％,当激光运转在942nm时候,获得最大出光功率为0.45W,最大斜效率为20％。