论文部分内容阅读
全固态激光器能够实现高的转换效率、稳定的激光输出性能,并且具有光束质量好、集成度高和方便搬运等优点,一直是激光领域的研究重点。其中,利用调Q技术和锁模技术实现的短脉冲激光器具有峰值功率高、脉冲能量易控制等特点,能够满足诸多领域的应用需要。但实现新波长、双波长、（超）短脉冲激光的关键技术以及新型激光工作物质（如:透明陶瓷、新型混晶晶体和新型可饱和吸收体等）仍是本领域的研究热点。本论文针对有关问题进行详细而深入的研究。本文主要的研究内容如下:第二章研究了 1052 nm单波长Nd:YAG透明陶瓷Ceramic高功率连续运转模式和被动调Q脉冲运转模式激光器。光光转换效率和斜效率为26.2%和30.0%,连续激光的最大输出功率为6.1 W。利用Cr4+:YAG为可饱和吸收体,得到1052nm单波长调Q短脉冲激光。获得重复频率为84 kHz的调Q短脉冲激光输出,最大输出功率为3.95 W,最窄脉冲宽度为15.36 ns。研究了 1357nm单波长Nd:YAG透明陶瓷ceramic激光器。连续运转的最大输出功率为2.4 W。使用V3+:YAG为可饱和吸收体,得到的被动调Q脉冲激光的重复频率为15 kHz,脉冲宽度为20 ns,最大输出功率为628 mW。、研究了 1.4微米人眼安全波段的锁模皮秒脉冲激光器,光光转换效率为7.45%,输出锁模脉冲激光最大功率为842 mW。脉冲宽度为20.8 ps,中心波长为1443 nm,线宽为0.21 nm。该结果是首次对1.4 μm人眼安全波段被动锁模激光的首次报道。第三章研究了石榴石基质的Nd:GYAG混晶晶体的连续激光特性,中心波长为1064.4 nm。分别研究了 Z型和W型被动锁模超短脉冲激光的输出特性,最大功率分别为480 mW和210 mW,测得脉冲持续时间均为11.1 ps。研究了 Nd:GYSO晶体的双波长激光,中心波长为1073.6 nm和1074.7 nm;得到1.5 W的调Q短脉冲激光输出,调制元件为Cr4+:YAG,对应的脉冲宽度和重复频率分别为87.7 ns和4 kHz,得到1.5 W的最大输出功率;研究了 5 ps的1074 nm Nd:GYSO晶体被动锁模超短脉冲激光输出。第四章研究了 Nd:YSAG混晶晶体1060.8 nm和1063.2 nm双波长被动锁模激光器,最大功率为470 mW。详细地研究了自相关花样,拍频脉冲的脉冲宽度约为800 fs,时间间隔约为1.5 ps,整个自相关包络的宽度约为3.8 ps。研究了 Yb:YCOB的锁模激光器。在不使用色散补偿装置的情形下,实现了328 fs的Yb:YCOB混晶晶体的飞秒超短脉冲激光输出,测得脉冲激光的中心波长在1038 nm附近,光谱尖峰处出现了尖峰分裂。在谐振腔内加入两篇补偿量为300 fs2的负色散GTI色散补偿镜,得到最高平均输出功率约为240 mW的双波长同步的锁模脉冲激光输出。第五章研究了金纳米棒GNR-SA的Nd:GAGG被动调Q脉冲激光器。得出可饱和吸收体调制深度、非饱和损耗和饱和能量密度分别为9%、50%和0.022 mW/cm2。使用Nd:GAGG材料,研究了 1061nm和1106nm的短脉冲激光特性。研究了 MoS2可饱和吸收体的Nd:YVO4锁模激光器。成功测得调制深度和饱和通量分别为7%和847 nJ/m2。利用MoS2为吸收体,得到最高输出高功率为89 mW锁模激光,脉冲宽度为12.7 ps。本论文的主要创新点为:1.首次分别实现了 Nd:YAG透明陶瓷的1052nm和1357nm调Q激光。2.首次实现了 1.4 μm人眼安全波段Nd:YAG透明陶瓷的皮秒脉冲输出。输出最大功率为842 mW,得到20.8 ps的脉冲持续时间。3.首次实现了 Nd:GYAG混晶晶体Z型和W型被动锁模超短脉冲激光的输出,得到了 480 mW和210 mW的功率,脉冲持续时间为11.1 ps。4.首次实现了 Nd:GYSO晶体的双波长调Q短脉冲激光输出,中心波长为1073.6 nm和1074.7 nm,得到1.5 W的最大输出功率;首次实现了 Nd:GYSO晶体5 ps超短脉冲。5.首次实现了 470 mW的Nd:YSAG晶体双波长的超快激光输出,两个波长为1060.8 nm和1063.2 nm;并对其自相关波形进行了分析。6.首次实现了 1041.6 nm和1044.6 nm的Yb:YCOB晶体的240 mW的双波长同步锁模激光。7.首次分别实现了 1061 nm和1106nm的Nd:GAGG调Q激光,使用金纳米棒GNR为可饱和吸收体。8.首次实现了 MoS2可饱和吸收体的Nd:YV04锁模激光器,脉冲宽度为12.7ps,最高输出高功率为89 mW。