论文题目: 克尔透镜锁模飞秒钛宝石激光器前沿技术的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 光学工程
作者: 王专
导师: 王清月
关键词: 钛宝石激光器,克尔透镜锁模,自启动,超宽光谱
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文从理论和实验两方面详细研究了克尔透镜飞秒掺钛蓝宝石激光器的运转特性。利用线性和非线性ABCD矩阵以及小信号光斑变化量等参数对克尔透镜锁模激光器的启动特性,以及SESAM的负克尔效应对激光器锁模启动的影响进行了详细的理论分析;并对直接从钛宝石飞秒激光器产生超连续光谱进行了系统的实验研究。主要包括以下内容:1.基于SESAM的负克尔效应特性,对含SESAM的五镜腔激光器进行了理论分析。结果表明, SESAM的引入可以使激光器的锁模启动工作点更加靠近CW运转的稳区边缘,从而获得更强的非线性,使激光器更容易自启动。因此,SESAM除了其量子阱材料的可饱和吸收效应能启动锁模外,本身的负克尔效应也有助于锁模的自启动。2.从钛宝石激光器的克尔透镜锁模原理出发,基于晶体内激光和泵浦激光耦合情况随腔内功率变化这一事实,给出了克尔透镜锁模过程中类可饱和吸收体的表达式;并利用类可饱和吸收体实现被动锁模的自启动条件,给出了用小信号光斑变化量表示的克尔透镜锁模启动条件。3.利用克尔透镜锁模自启动条件,对常用的四镜腔激光器的启动特性进行了系统分析。结果表明,当四镜腔激光器两臂长度相等时可以获得最大的非线性。同时,可以通过改变激光器相等两臂的长度和聚焦透镜的焦距对激光器进行优化,进而提高谐振腔的有效非线性。4.提出一种易启动和高稳定的克尔透镜锁模激光器新型谐振腔,即在谐振腔的一臂引入一个具有大曲率半径的球面反射镜。此新型腔结构的有效非线性变量可以得到大幅度的增加,自启动锁模的稳区调节面积也大大增加。5.直接从运转在自调Q自锁模状态下的钛宝石激光器获得超连续光谱输出,光谱范围覆盖一个倍频程(460nm~1100nm),首次实现钛宝石飞秒激光器的输出光谱在短波方向突破500nm。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 飞秒激光概述
1.2 飞秒激光器发展历史
1.2.1 飞秒染料激光器时代
1.2.2 飞秒固体激光器时代
1.2.3 超强飞秒激光器时代
1.3 克尔透镜锁模飞秒钛宝石激光器发展
1.3.1 窄脉冲钛宝石飞秒激光器
1.3.2 超宽光谱钛宝石飞秒激光器
1.3.3 高单脉冲能量钛宝石飞秒激光器
1.4 选题意义、论文内容及其工作创新
第二章 克尔透镜锁模激光器
2.1 掺钛蓝宝石晶体的性质
2.2 克尔透镜锁模原理
2.2.1 时间和频率的关系
2.2.2 锁模
2.2.3 克尔透镜锁模
2.3 色散与色散补偿
2.3.1 色散
2.3.2 超短脉冲在色散介质中的传播
2.3.3 超短脉冲的非线性传输
2.3.4 色散补偿
2.4 钛宝石激光器谐振腔
2.4.1 基本的钛宝石谐振腔
2.4.2 像散补偿
2.4.3 谐振腔连续光运转稳定区域
2.4.4 激光器锁模运转特性
2.5 小结
第三章 含SESAM 的克尔透镜锁模钛宝石激光器的理论分析
3.1 克尔透镜锁模激光器锁模特性分析
3.1.1 钛宝石的非线性ABCD 矩阵
3.1.2 小信号情况下光斑相对变化量δ
3.1.3 四镜腔克尔透镜锁模钛宝石激光器锁模特性分析
3.2 SESAM 启动克尔透镜锁模激光器
3.2.1 半导体可饱和吸收镜（SESAM）简介
3.2.2 SESAM 启动的克尔透镜锁模激光器
3.3 SESAM 负克尔效应的发现[90]
3.4 含负克尔效应SESAM 的五镜腔钛宝石激光器的理论分析
3.4.1 五镜腔激光器稳区分析
3.4.2 SESAM 负的克尔效应对稳区的影响
3.4.3 SESAM 负的克尔效应对启动克尔透镜锁模的影响
3.5 小结
第四章 易启动和高稳定的克尔透镜锁模激光器谐振腔
4.1 自启动克尔透镜锁模激光器背景介绍
4.2 理论模型
4.2.1 理论模型与克尔透镜锁模自启动条件
4.2.2 有效非线性变量
4.3 计算结果和分析
4.3.1 普通四镜腔
4.3.2 一种易启动和高稳定的新型克尔透镜锁模激光器谐振腔
4.4 小结
第五章 超宽光谱飞秒钛宝石激光器的实验研究
5.1 超宽光谱激光器及其在载波包络偏移测量中的应用
5.1.1 载波包络位相及其对时域和频域的影响
5.1.2 载波包络偏移的测量与控制
5.1.3 超宽光谱在载波包络偏移测量中的应用
5.1.4 超宽光谱飞秒钛宝石激光器
5.2 克尔透镜锁模钛宝石激光器
5.2.1 实验装置
5.2.2 稳区和像散补偿角的选择
5.2.3 克尔透镜锁模
5.3 直接从钛宝石激光器产生超连续光谱
5.4 超连续光谱产生机理的实验研究
5.5 小结
第六章 总结与展望
6.1 本文工作总结
6.2 论文创新工作
6.3 问题与展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
发布时间: 2007-04-17
参考文献
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