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纳秒、亚纳秒量级的短脉冲激光在航空航天、基础工业、军事、医疗等方面有着非常广泛的应用价值。纳秒量级激光脉冲一般可以通过调Q技术来实现,而亚纳秒以及更短的激光脉冲一般要通过锁模技术来获得。被动调Q和被动锁模技术都是利用饱和吸收体对入射光非线性吸收的效应对腔内不同脉冲的损耗进行调制。相对于主动调Q和主动锁模技术,由于省去了外部的调制设备,因而具有价格便宜,结构简单,可调性好,容易操作等优点。同时,可以通过改变饱和吸收体材料的性能参数调节腔内的损耗。被动调Q和被动锁模技术在固体激光器中有非常广泛的应用。本文中所涉及实验,对LD泵浦的被动调Q和被动锁模激光器进行了研究,其中包括四能级运转和准三能级运转两种不同的系统。同时本论文内容也对885nm LD直接泵浦技术进行了介绍和研究。
论文的主要内容包括:
(1)对885nm LD和808nm LD泵浦的Nd:CNGG晶体(0.5at％)激光器展开了研究,比较了在两种不同的泵浦方式下,Nd:CNGG晶体激光器各项性能参数的差异。我们比较了准三能级Nd:CNGG连续激光器和四能级Nd:CNGG连续激光器在直接泵浦方式下的特性。在实验中,取得了良好的实验结果:在直接泵浦方式下,相对于传统泵浦方式,无论是准三能级还是四能级运转的Nd:CNGG连续激光器都得到了较高的斜效率和较低的阈值功率。相关的实验结果已经发表在Opt.Commun,Vol283,P2888,2010。
885nm LD直接泵浦的Nd:CNGG四能级折叠腔SESAM锁模激光器研究工作目前正在进行中。
(2)采用波长为808nm,光纤耦合的二极管激光器端面泵浦双掺晶体Cr,Nd:YAG得到了平均输出功率为7W的四能级调Q脉冲激光模式运转,相应的斜效率是33％,这是当时已知的用双掺晶体Cr,Nd:YAG调Q得到的最大平均输出功率,激光器的腔长是19mm,调Q脉冲宽度在12-16 ns。相关文章已经发表在ChineseOptics Letters,Vol.7,No.11,2009上。
(3)采用波长为808nm,光纤耦合的二极管激光器端面泵浦双掺晶体Cr,Nd:YAG成功实现了准三能级调Q脉冲激光模式运转,并对其在较高泵浦功率下出现多模激光脉冲输出的现象进行了实验研究。在实验中,我们发现这些多模调Q脉冲序列在时间上呈现一种反相位状态,造成了调Q激光脉冲输出的不稳定。相关的实验结果已经发表在Chinese Physics Letters,Vol.26,No.1,2009上。
(4)采用波长为808nm,光纤耦合的二极管激光器端面泵浦Cr,Nd:YAG,成功的实现了自调Q自锁模激光准三能级模式运转。实验中,Cr,Nd:YAG激光器的最大平均输出功率达到751mW,相应的斜效率是18.4％。锁模脉冲的宽度小于600ps,锁模深度近似达到了100％。相关实验结果发表在Opt.Commun,Vol281,P2184,2008上。