论文部分内容阅读
纳秒脉冲在材料加工、工程测距、遥感和非线性频率转换等领域有着广泛的应用。主要通过调Q技术实现。被动调Q技术是一种较为简单的调Q手段，即利用可饱和吸收体作为调制元件，直接插入激光谐振腔中获得调 Q脉冲。为了获得较高能量的纳秒脉冲，本文采用可饱和吸收体(Cr:YAG、氧化石墨烯、二硫化钼)产生纳秒脉冲，再通过光纤放大器对产生的纳秒脉冲进行放大。 1、论述了可饱和吸收体被动调Q和光纤脉冲放大器的研究进展。在新型可饱和吸收体的研究中，人们在不断探索低成本，高质量，制作方法简单的材料。光纤纳秒脉冲放大器的研究不断向着高功率和放大短脉冲的方向发展。 2、设计了一个小型的激光二极管泵浦、自聚焦透镜耦合的激光器。研究了Nd:YAGCr4+:YAG键合晶体的被动调Q运转以及热透镜效应。在不同的输出率下得到了脉冲宽度和重复频率的变化关系。此外，通过理论计算获得了热透镜焦距与泵浦功率的关系。 3、研究了1056.86 nm和1060.23 nm双波长Nd:GYSGG激光器的自调Q运转。当泵浦功率为4 W时，获得的脉冲宽度为2.02μs，输出功率为565 mW。 4、研究了氧化石墨烯可饱和吸收体的制备并利用其实现调Q和调Q锁模运转。实现双波长Nd:GYSGG激光器的调Q和调Q锁模运转：被动调Q运转时，当泵浦功率为5.4 W，输出功率为521 mW，脉冲宽度为115 ns，脉冲序列重复频率为338 kHz。调Q锁模运转时，当泵浦功率为5 W，输出功率为0.189 W，锁模脉冲宽度为551 ps；实现了Nd:YVO4激光器被动调Q运转，脉冲宽度为98 ns，脉冲序列重复频率为289 kHz；实现了Nd:GdTaO4激光器被动调Q运转，脉冲宽度为194 ns，脉冲序列重复频率为362 kHz。 5、研究了二硫化钼可饱和吸收体的制备并利用其实现调Q和调Q锁模运转。实现了Nd:YVO4激光器被动调Q运转，当泵浦功率为2.23 W时，脉冲宽度为327 ns，相应重复频率为5 kHz；实现了Nd:GdTaO4激光器被动调Q和调Q锁模运转：调Q运转时，获得的脉冲为188 ns，相应重复频率为76 kHz。调Q锁模运转获得的锁模脉冲宽度为740 ps，输出功率为0.156 W，光-光转换效率为3.9％。 6、分别研究了正向泵浦和逆向泵浦时掺镱光纤放大系统，并对输出功率、放大前后光谱和波形进行了测量。忽略光纤损耗和自发辐射放大的影响，通过对掺镱光纤放大器部分模拟，得到了最佳光纤长度为9 m。耦合功率为0.81 mW时，正向泵浦系统输出功率为800 mW，放大效率为1000%。逆向泵浦系统输出功率为683 mW，放大效率为922%。