【摘 要】
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锁模激光相对于调Q激光具有更短的脉冲宽度,更高的峰值功率与更宽的光谱等优点。随着半导体技术的发展,激光二极管泵浦的全固态锁模激光器在超精细加工,激光测距,生物医疗等领域有着非常广泛的应用。受激拉曼散射作为一种三阶非线性光学效应,除了可以扩展光谱范围,还能使输出的Stokes光相对于基频光具有更窄的脉宽与更高的亮度,此外受激拉曼散射本身具有的光束自清洁效应（Raman beam cleanup）还可
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锁模激光相对于调Q激光具有更短的脉冲宽度,更高的峰值功率与更宽的光谱等优点。随着半导体技术的发展,激光二极管泵浦的全固态锁模激光器在超精细加工,激光测距,生物医疗等领域有着非常广泛的应用。受激拉曼散射作为一种三阶非线性光学效应,除了可以扩展光谱范围,还能使输出的Stokes光相对于基频光具有更窄的脉宽与更高的亮度,此外受激拉曼散射本身具有的光束自清洁效应（Raman beam cleanup）还可以在不额外使用光束整形元件的情况下,极大幅度地改善输出Stokes光的光束质量。因此将受激拉曼散射与锁模技术相结合而成的拉曼锁模激光器,对于实现高光束质量、高亮度、高峰值功率、窄脉宽的激光输出具有重要的研究价值。具体研究内容如下:1.研究了以Cr4+:YAG为被动锁模器件的1064 nm调Q锁模皮秒激光器。根据Cr4+:YAG晶体的能级结构特点与锁模原理,以Nd:YVO4为激光晶体,对其热效应进行分析计算,合理设计优化谐振腔,分别在直腔、V型腔以及Z型腔中实现最大平均功率为4.06 W、3.92 W和5.31 W的1064 nm调Q锁模激光输出,对应的转换效率分别为30.15%、26.45%和26.61%,斜效率分别为38.22%、29.81%和28.37%,锁模脉冲宽度分别为240.52 ps、676.65 ps和882.47 ps。2.研究了以SESAM为被动锁模器件的Nd:YVO4/SESAM连续锁模皮秒激光器。优化设计W型五镜折叠腔,降低了由于折叠镜而造成的像散。在入射泵浦功率为14.95 W时,得到最高平均输出功率为5.79 W的连续锁模激光,光-光转换效率为38.72%,斜效率为43.5%,锁模脉冲重复频率为89.01 MHz,脉冲宽度为214.84 ps。水平与垂直方向的光束质量因子M~2分别为1.65和1.72。3.分别研究了以Cr4+:YAG为被动锁模器件的Nd:YVO4/YVO4内腔1176nm拉曼调Q锁模激光器和Nd:YVO4/YVO4复合腔1176 nm拉曼调Q锁模激光器。其中内腔拉曼调Q锁模激光器采用凹平腔结构,分别使用1176 nm透过率为2%和5%的输出镜进行试验,在入射泵浦功率为14.95 W时分别获得了平均功率为401 m W和478 m W的1176 nm拉曼调Q锁模激光输出。在内腔拉曼激光器的基础上,采用使基频光和拉曼光可以分别独立调节的复合腔结构。在入射泵浦功率为15.81 W时获得了平均功率为1.11 W的1176 nm拉曼调Q锁模激光输出,锁模脉冲宽度为278.89 ps,脉冲重复频率～899 MHz。为接下来实现多镜折叠复合腔调Q锁模拉曼激光器奠定了良好的基础。
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