SESAM实现1.06μm激光器的被动锁模及皮秒脉冲的单次测量

论文摘要

长期以来,掺Nd离子固体激光器一直采用有机染料作为可饱和吸收体实现被动调Q与锁模。有机染料有毒性、稳定性差、使用很不方便。近年来采用的Cr4+:YAG晶体的调Q效果好,但锁模获得的脉冲较宽,锁模几率和稳定性也比较差。由于半导体可饱和吸收镜（SESAM）被动锁模具有结构简单、稳定可靠、脉冲较窄、光束质量好等特点,近年来已陆续用于实现LD连续抽运的Nd:YVO4和Nd:YAG的被动锁模,获得几十皮秒的光脉冲序列。首先,作者利用中科院半导体研究所提供的半导体可饱和吸收镜,实现了闪光灯抽运的Nd:YAG激光器1.06μm激光的被动锁模,获得了稳定的皮秒激光脉冲序列输出。在腔长L=140cm时,锁模脉冲宽度为43.6ps,单脉冲序列能量为24mJ。实验中研究了腔长及腔结构对锁模效果的影响;理论上分析用于1.06μm激光锁模的SESAM结构及锁模原理;计算并模拟了SESAM中布拉格反射镜（DBR）采用不同周期时对应的反射谱,不同材料构成的DBR的反射率谱以及DBR中电场强度的分布。其次,作者发现纳米Si镶嵌SiNx薄膜对1.06μm激光具有可饱和吸收效应。首次把纳米Si镶嵌SiNx薄膜插入脉冲式Nd:YAG激光器中实现1.06μm激光的被动锁模,获得的锁模脉冲宽度为32ps;把该薄膜插入激光二极管泵浦的Nd:YVO4激光器实现了激光器的高重复率调Q运转;利用双光子吸收模型对薄膜的被动调Q与锁模原理给予合理的理论解释。最后,针对目前测量皮秒光脉冲宽度采用的自相关二次谐波扫描测量法（SHG）存在的问题,即扫描移动臂带来的机械误差和读数误差,以及用于闪光灯抽运锁模激光器上极不方便,作者提出了自相关二次谐波单次测量法。该方法只须改变一次移动臂就可达到测量目的,测量方法简单,测量精度高。作者分析了二次谐波自相关单次测量法原理,并自行搭建实验装置对皮秒脉冲宽度进行测量。

论文目录

• 论文摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 概述
• 1.1 半导体可饱和吸收材料
• 1.2 超短光脉冲测量技术
• 1.3 本论文的主要工作
• 第二章 半导体可饱和吸收镜实现被动锁模的相关理论
• 2.1 半导体可饱和吸收镜实现被动锁模原理
• 2.2 半导体可饱和吸收镜结构和种类
• 2.3 1.06μm 可饱和吸收体材料选择及 DBR 设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 皮秒脉宽的自相关二次谐波单次测量法
• 3.1 自相关二次谐波扫描测量法原理
• 3.2 自相关二次谐波单次测量法原理
• 3.3 本章小结
• 第四章 SESAM 实现脉冲式 Nd:YAG 激光器 被动锁模实验研究
• 4.1 实验装置
• 4.2 实验结果与分析
• 4.3 本章小结
• 3+激光器的被动调 Q 与锁模的研究'>第五章 纳米SI 镶嵌SINX薄膜实现ND³⁺激光器的被动调 Q 与锁模的研究
• 5.1 纳米SI 镶嵌SINX薄膜的制备
• 5.2 纳米Si 薄膜的可饱和吸收特性及其实现 被动调 Q 及锁模原理
• 5.3 纳米Si 薄膜实现连续 Nd:YVO4激光器的被动调 Q
• 5.4 纳米SI 薄膜实现脉冲ND:YAG 激光器的被动锁模
• 5.5 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 附：硕士期间发表论文
• 致谢语