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具有高平均功率的飞秒激光光源在科学研究、非线性频率变换、医疗和工业加工等方面都有非常广泛的应用,是目前激光技术研究的热点之一。使用二极管激光器直接泵浦的全固态飞秒激光器体积小、结构紧凑、价格低廉、使用寿命长且输出功率高,随着近年来高功率高亮度二极管激光器的快速发展,探索使用二极管泵浦的高功率全固态超快激光光源具有非常重要的意义。本论文主要开展了使用二极管泵浦的高功率掺镱全固态飞秒振荡器的研究工作。本人在硕士期间的主要工作如下:1.开展使用二极管泵浦的Yb:CGA飞秒振荡器研究。Yb:CGA晶体由于具有良好的光学特性和热特性,被称为是激光领域中不可多得的好材料。实验中使用980 nm的二极管激光器作为泵浦源,分别搭建了半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模和克尔透镜(KLM)锁模的Yb:CGA飞秒振荡器。使用SESAM锁模获得了83 fs,366 mW以及104 fs,1.58 W的激光输出;通过在谐振腔内插入克尔介质,采用双聚焦谐振腔结构在Yb:CGA晶体中实现了85 fs,810 mW的克尔透镜锁模激光输出,这种谐振腔结构使克尔透镜锁模的实现不再局限于必须使用紧聚焦谐振腔以及高亮度的泵浦源,采用该谐振腔结构有望获得更高功率更短脉宽的激光输出。2.搭建高功率SESAM锁模的Yb:CGA飞秒振荡器。实验中使用4 mm厚的Yb:CGA晶体,晶体的前后通光面均镀有对900-1100 nm增透的介质膜,使用商用SESAM作为锁模元件,通过合理优化SESAM上的光斑尺寸以及精确的色散补偿,输出了5.34 W,117 fs的锁模脉冲激光输出,脉冲重复频率为80 MHz,对应单脉冲能量为66.7 nJ,峰值功率为570 kW。在此基础上,我们设计搭建了一台4.5 W紧凑、稳定的SESAM锁模Yb:CGA飞秒振荡器样机。3.搭建高功率SESAM锁模Yb:KGW飞秒振荡器。实验采用传统的Z-型腔结构,通过合理设计SESAM上的光斑尺寸,优化谐振腔内的色散补偿,输出了最高平均功率为5.35 W,脉冲宽度为159 fs的锁模激光,锁模激光脉冲重复频率为64 MHz,对应单脉冲能量为83.6 nJ,峰值功率526 kW。4.开展了高功率克尔透镜锁模Yb:KGW飞秒振荡器研究。采用了双聚焦谐振腔结构进行克尔透镜锁模实验,使用2 mm厚的石英片和1 mm厚的蓝宝石片分别作为克尔介质,2 mm厚Yb:KGW晶体作为增益介质,锁模有多脉冲现象,没有获得单脉冲锁模激光输出。我们调整了谐振腔结构,使Yb:KGW晶体既作为增益介质又作为克尔介质,得益于Yb:KGW晶体具有较大的非线性折射率,最终实现了稳定的单脉冲克尔透镜锁模,锁模输出最高平均功率为5.11 W,脉冲宽度为216 fs,重复频率64MHz,对应单脉冲能量为79.8 nJ,峰值功率为369 kW。这是目前使用二极管激光器作为泵浦源,在Yb:KGW晶体中使用克尔透镜锁模的方式获得的最高平均输出功率。