【摘 要】
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近年来,光泵半导体薄片激光器（Optically Pumped Semiconductor Disk Lasers,OP-SDLs）受到了许多关注,主要原因是其同时具有半导体激光器和固体激光器的优点。OP-SDLs具有半导体激光器的优点,通过设计半导体增益层的阱宽及组分,其发射波长范围广,可实现从可见光至近红外区域的激光发射;另一方面,其结构与固体激光器结构相似,优化散热可实现高功率输出,通过外腔
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近年来,光泵半导体薄片激光器（Optically Pumped Semiconductor Disk Lasers,OP-SDLs）受到了许多关注,主要原因是其同时具有半导体激光器和固体激光器的优点。OP-SDLs具有半导体激光器的优点,通过设计半导体增益层的阱宽及组分,其发射波长范围广,可实现从可见光至近红外区域的激光发射;另一方面,其结构与固体激光器结构相似,优化散热可实现高功率输出,通过外腔镜选模可获得较高光束质量,腔内也能方便地插入光学元件进行倍频、波长调谐和锁模的研究。目前OP-SDLs主要研究内容包括半导体增益芯片微观特性的研究,如增益特性、吸收特性等;输出激光宏观特性的研究,如激光倍频、光参量振荡以及锁模脉冲激光等。本文主要研究了光泵半导体薄片激光器内各光学元件对输入脉冲的响应过程及各光学元件对激光器输出脉冲特性的影响;实验上设计了不同激光腔型,对激光输出特性进行了研究,实现了双波长可调谐连续激光输出。本文主要包含以下内容:一、对锁模OP-SDLs的研究现状进行了介绍,总结了目前较为成熟的锁模方式,输出脉冲特性,及仿真方面的相关工作;介绍了OP-SDLs中产生双波长输出的方法,主要包括设计增益芯片结构及在腔内插入波长选择元件这两类方法;阐述了双波长及锁模OP-SDLs的应用价值。二、建立了锁模OP-SDLs的仿真模型,研究了增益芯片及SESAM对入射脉冲的响应过程;对于增益芯片,研究了其恢复时间、饱和能量对其响应过程的影响;对于SESAM,阐述了其工作原理,并研究了其恢复时间、调制深度、饱和能量、双光子吸收对其响应过程的影响。三、模拟研究了各光学元件对锁模OP-SDLs输出脉冲特性的影响;对于增益芯片,研究了恢复时间、饱和能量、小信号增益对激光器输出脉冲特性的影响;对于SESAM,研究了恢复时间、调制深度、饱和能量、双光子吸收对输出脉冲特性的影响;讨论了腔内GVD对输出脉冲特性的影响;在腔内模拟加入标准具后获得了双波长锁模输出。四、搭建了不同腔型的OP-SDLs,研究了热沉温度、腔镜曲率半径、腔型对输出功率的影响;介绍了标准具产生双波长的原理,计算了不同反射率、不同插入角度、不同厚度的标准具的透过率;实现了可调谐双波长连续激光输出。
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