本文關鍵詞：自鎖模自受激拉曼激光器的研究

  更多相關文章： 自鎖模 皮秒 自拉曼 黃光 高重復頻率 渦旋

【摘要】：隨著對全固態(tài)激光器的不斷深入研究,人們不僅注重研究時域上的超短脈沖,同時也在探索拓寬激光頻譜范圍的方法。自鎖模效應與晶體本身的三階非線性效應有關,近十年來基于自鎖模效應的皮秒激光被應用于通信、醫(yī)療生物學、微納加工、非線性光學以及光學時鐘等領域。受激拉曼散射技術也與晶體本身的三階非線性效應有關,作為一種高效的光學頻率變換手段,有效地拓寬了激光頻譜范圍。進入21世紀之后出現(xiàn)了自受激拉曼激光器,將激光晶體與拉曼晶體合二為--,使得激光器體積更小、運轉更穩(wěn)定,已經(jīng)成為國際拉曼激光器的研究熱點之一。本論文根據(jù)全固態(tài)自鎖模激光器以及自受激拉曼激光器的發(fā)展方向和存在的難點,利用Nd:YVO4和Nd:GdVO4晶體,率先在國內(nèi)展開對皮秒自鎖模激光器的理論及實驗方面的研究。不僅在一定程度上填補了皮秒自鎖模激光領域中存在的空白,還創(chuàng)造性地將自鎖模技術與自受激拉曼技術結合,研究實現(xiàn)了皮秒自鎖模自受激拉曼激光器,并此基礎上完成了腔外二次諧波黃光輸出。主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:第一,研究了自鎖模激光器的關鍵理論和設計規(guī)律,數(shù)值模擬了相關熱效應對激光器的影響、自鎖模激光器穩(wěn)定運轉及自啟動的條件等;研究了自鎖模激光器內(nèi)非線性鎖�，F(xiàn)象的產(chǎn)生原因;理論研究了單增益介質的自鎖模自受激拉曼效應激光動力學過程,自行探究了這類激光器的設計理論和規(guī)律;研究了像散模式轉換器實現(xiàn)自鎖模渦旋激光器運轉的相關理論。第二,研究了新型的亞吉赫茲皮秒自鎖模激光器,并為后續(xù)的實驗設計積累了相關的經(jīng)驗。首先利用非對稱Z型腔實現(xiàn)了三次諧波自鎖模激光輸出,平均輸出功率為2W,光-光轉換效率為25%。接下來進一步優(yōu)化設計Z型對稱腔,成功實現(xiàn)了穩(wěn)定的亞吉赫茲自鎖模激光輸出,鎖模激光平均輸出功率為1.65W,斜效率為23.8%,重復頻率為530MHz,脈寬為15.1ps。第三,自行研究了穩(wěn)定的皮秒自鎖模綠光激光器,首先探究了腔長對自鎖模綠光穩(wěn)定性的影響,然后利用凹平腔實現(xiàn)了穩(wěn)定的皮秒532nm激光輸出,并研究了在腔內(nèi)引入其它非線性效應對自鎖模激光器穩(wěn)定性的影響,為后續(xù)的實驗積累了經(jīng)驗。穩(wěn)定的連續(xù)鎖模綠光平均輸出功率為258mW,斜效率為4.5%,重復頻率為1.1GHz,平均振幅抖動小于8%。第四,創(chuàng)新性地研究了高克爾靈敏度自鎖模自受激拉曼頻移激光器,即利用一塊激光晶體本身具有的性質實現(xiàn)增益介質、拉曼晶體和鎖模元件三個作用。首先利用Nd:YVO4晶體實現(xiàn)了皮秒自拉曼1176nm的激光輸出,拉曼光平均輸出功率、重復頻率、基頻光脈寬和斜效率分別為643mW、1.53GHz、8.6ps和8.2%。此外,結合LiB3O5晶體腔外倍頻技術實現(xiàn)了 6mW的黃光輸出。又利用Nd:GdVO4晶體實現(xiàn)了 1173nm皮秒自鎖模激光器運轉,鎖模平均輸出功率、重復頻率、斜效率、基頻光脈寬以及黃光功率分別是736mW、1.51GHz、8.3%、12.5ps以及7.65mW。第五,將皮秒自鎖模技術與腔外像散模式轉換器結合,成功實現(xiàn)了 1064nm的Nd:YVO4自鎖模渦旋光輸出。最終在實驗中觀察到LG02模時可以實現(xiàn)穩(wěn)定的自鎖模脈沖激光,平均輸出功率、重復頻率和斜效率分別是1.27W、1.81GHz和24%。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN248

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 龐春麗;蘇艷;鄭植仁;;自鎖模超短脈沖激光輸出的穩(wěn)定性[J];激光技術;2007年03期

2 郭大浩,吳鴻興,王聲波,戴宇生;激光自鎖模現(xiàn)象的消除[J];中國激光;1993年05期

3 李紅軍,陳偉,錢列加,徐軍,鄧佩珍;摻鉻硅酸鎂晶體實現(xiàn)全固化自啟動1.3μm波長自鎖模激光運轉[J];光學學報;2000年10期

4 王春林,陳檬,李港,劉曄;環(huán)形鈦寶石自鎖模諧振腔的像散補償研究[J];應用光學;2000年03期

5 張國軒,黃國松,陳澤興,林福成;磷酸鹽玻璃激光器中的自鎖�，F(xiàn)象[J];光學學報;1989年02期

6 魏志義,陳毓川,李健,何京良,侯煒,房嘵軍,許祖彥,鄧佩珍,徐軍,周永宗,喬景文;自鎖模鈦寶石激光實現(xiàn)全固化運轉[J];光學學報;1998年07期

7 宋晏蓉,周國生;熱效應對克爾自鎖模激光腔的影響[J];量子電子學報;1998年06期

8 黃峰,樓祺洪;自鎖模飛秒鈦寶石激光技術進展[J];激光與光電子學進展;1999年08期

9 郭大浩,吳鴻興,王聲波,戴宇生;使釹玻璃激光器解除自鎖模并實現(xiàn)單縱模運轉[J];量子電子學;1991年01期

10 趙尚弘,王屹山,陳國夫,王賢華,侯洵;自鎖模鈦寶石激光脈沖頻譜的多峰結構[J];科學通報;1998年14期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 梁建中;胡誼梅;孫迭篪;尹紅兵;伍叔堅;劉有信;;自鎖模摻鐿光纖激光器研究[A];全國第十次光纖通信暨第十一屆集成光學學術會議（OFCIO’2001）論文集[C];2001年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李柞涵;自鎖模自受激拉曼激光器的研究[D];北京交通大學;2017年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 郭玉潔;自鎖模固體激光器自啟動理論研究[D];新疆大學;2007年

2 穆參軍;基于自鎖模飛秒Ti:Sapphire振蕩器的啁啾脈沖激光放大系統(tǒng)研究[D];西北大學;2002年

，

本文編號：1266334