二極管泵浦摻釹氟化鍶無序晶體短脈沖激光特性研究.pdf

1、具有高功率、寬調(diào)諧以及窄脈寬的超快激光在工業(yè)精密加工、受控核聚變、光通信、生物醫(yī)學等領(lǐng)域有廣泛的應用前景。探索新型的結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)異的超快超強光源已經(jīng)成為科研領(lǐng)域的重要方向。近些年來，隨著激光二極管（Laser Diode, LD）制備工藝日益成熟，其直接泵浦的亞皮秒到幾十飛秒全固態(tài)激光器已經(jīng)成為激光領(lǐng)域一大研究熱點。
　　作為固體激光的重要組成部分，激光晶體材料對激光器性能起到?jīng)Q定性作用。到目前為止，通過自鎖模實現(xiàn)幾個飛秒激光

2、輸出的摻鈦藍寶石（Ti:sappire）晶體仍然是近紅外波段（~800 nm）應用最廣泛的超快晶體材料。但是鈦寶石對于泵浦源要求嚴格，不適合LD直接泵浦，使其結(jié)構(gòu)龐大，維護困難。這也推動著人們尋找新型的激光晶體，期待它既有寬光譜的性質(zhì)，同時又能克服鈦寶石晶體的缺點。
　　近些年來，四能級結(jié)構(gòu)摻釹（Nd3+）氟化物無序晶體得到人們關(guān)注。多樣化的電荷補償方式產(chǎn)生豐富對稱性的晶格結(jié)構(gòu)，使得該類晶體具有非常寬的吸收和發(fā)射光譜，有利于 LD

3、直接泵浦產(chǎn)生超快可調(diào)諧激光。本文主要研究了Nd3+摻雜的氟化鍶（SrF2）無序結(jié)構(gòu)激光晶體光譜特性，以LD端面泵浦方式，研究了新型摻Nd3+氟化鍶無序晶體的超快激光特性。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.回顧了超快激光的特點和應用。分析產(chǎn)生超快激光的鎖模技術(shù)以及測量脈沖寬度的自相關(guān)法。闡述全固態(tài)鎖模激光諧振腔的設(shè)計思路。調(diào)研了寬光譜摻Nd3+無序結(jié)構(gòu)激光晶體的特點和發(fā)展。研究了近些年來應用在超快激光領(lǐng)域的新型納米材料可飽和吸收體。

4、>　　2. Nd,Y:SrF2透明陶瓷被動調(diào)Q實驗研究?；贜d,Y:SrF2單晶，采用熱壓工藝獲得Nd,Y:SrF2激光透明陶瓷。首次實現(xiàn)基于該陶瓷的連續(xù)和調(diào)Q脈沖激光運轉(zhuǎn)。以Cr4+:YAG為被動調(diào)Q開關(guān)，獲得最短脈寬為169 ns，單脈沖能量為19.2μJ的脈沖激光輸出。
　　3. Nd,La:SrF2無序晶體超快激光特性研究。為了打破 SrF2晶體中的 Nd3+—Nd3+團簇，向 Nd3+:SrF2晶體中共摻適當濃度的緩沖

5、離子 La3+，獲得了寬光譜無序結(jié)構(gòu)的 Nd,La:SrF2激光晶體。首次系統(tǒng)研究了 LD端面泵浦Nd,La:SrF2無序晶體的連續(xù)、調(diào)諧、被動調(diào)Q和連續(xù)鎖模激光特性。獲得了平均輸出功率達1.234 W，斜效率達50.6％的連續(xù)激光輸出；連續(xù)調(diào)諧范圍為24.1 nm，調(diào)諧曲線平滑；研究新型低維納米材料金納米雙錐的非線性吸收特性，將其作為可飽和吸收材料，實現(xiàn)了最短脈寬為1.15μs穩(wěn)定的調(diào)Q脈沖激光輸出；以SESAM為被動鎖模元件，獲得了

6、穩(wěn)定的連續(xù)鎖模激光運轉(zhuǎn)，脈沖半高寬為739 fs。
　　4. Nd,Gd:CaF2/Nd,Gd:SrF2雙波長同步鎖模激光研究。將緩沖離子Gd3+共摻到Nd:CaF2和Nd:SrF2晶體中，不僅極大的減弱Nd3+團簇效應，還使得它們的晶格格位更為豐富，熒光強度進一步提高，譜線非均勻展寬。Nd,Gd:CaF2和Nd,Gd:SrF2晶體具有良好的熱學性能和光學性能，其分裂的光譜特點非常有利于雙波長或多波長脈沖激光輸出。采用LD端面泵浦