论文摘要
自九十年代初钛宝石第一次被作为增益介质来产生超短激光脉冲起,超快激光就因其极窄的脉冲宽度和极高的峰值功率而备受关注。发展至今,随着超短脉冲激光在科学研究领域、工业领域、生活医学领域的广泛应用。“输出新颖的波长范围的超快激光”,“生产钛宝石激光器连续式或脉冲式运转的绿色激光泵浦源”等新要求被提出,新型超快激光增益介质的产生发展被迅速的推动起来。此时,掺杂Yb3+的激光介质,作为能够直接由InGaAs二极管进行高效泵浦的1μm波段超快固体激光材料而受到人们的重视。而掺Yb3+的正硅酸盐类晶体,更因为其高热导效应以及宽调谐范围而从其它的掺Yb3+介质中脱颖而出。本论文就是利用掺Yb3+的正硅酸盐类晶体作为激光的增益介质,并利用大功率半导体激光器（LD）直接泵浦,构建稳定的连续调谐,连续锁模的激光振荡器以及掺镱双包层光纤放大器,来进行超短激光脉冲产生的实验研究,具体内容可概括如下1、简述了超快激光光学的发展历史和应用情况,通过对超短脉冲激光的产生方法,尤其是全固体激光器方式的重点介绍,引出了掺Yb3+激光晶体作为超快激光产生的固体激光材料的优势。2、进行了固体激光材料的简要介绍,并详细描述了五种掺Yb3+的正硅酸盐类晶体的结构和光谱特性,之后涉及了双包层光纤的产生、结构特性、端面设计以及掺Yb3+双包层光纤的优点。3、实现了Yb:YSO、Yb:LSO、Yb:LYSO、Yb:GYSO和Yb:GSO五种正硅酸盐晶体的平行平面腔、三镜V型腔、五镜Z型腔的连续激光输出。其中,平行平面腔Yb:GYSO激光器获得了斜率效率为107.9%,光光转换效率84%高效激光。4、5 at.%掺杂的Yb:YSO、Yb:GYSO、Yb:LYSO和Yb:LSO四种正硅酸盐晶体,在以SF14的棱镜作为调谐元件,利用三镜V型腔作为激光谐振腔的实验建设下,完成了100nm量级的宽带调谐激光输出。在111 nm宽带调谐下,Yb:LYSO激光器输出1084.9nm的4.4 W高功率激光。114nm的宽带调谐激光由Yb:LSO晶体产生。5、以SESAM作为被动锁模元件,成功的实现了Yb:YSO和Yb:LYSO两种正硅酸盐晶体的连续锁模纳秒激光。经过进一步实验尝试,Yb:YSO晶体的二次谐波锁模激光能够稳定出现。50 W的半导体泵浦下,Yb:LYSO激光器产生了波长为1033.7 nm,脉冲宽度为145.9 ps的锁模激光。6、5 at.%掺杂的Yb3+正硅酸盐晶体的连续调谐和连续锁模激光,由两级掺镱双包层光纤激光器进一步实现了平均输出功率的放大。Yb:YSO、Yb:LSO和Yb:LYSO三种连续调谐激光振荡级,在该放大系统下完成了1053nm和1083nm两波段的30W的连续激光的输出。Yb:YSO和Yb:LYSO的连续被动锁模激光,经历第一级光纤放大器后输出了1058 nm波段10W左右的放大激光,光—光转换效率为37%。7、最后给出了论文内容的总结,以及今后实验工作的重点和方向。