高功率、寬調諧飛秒激光器的設計與實驗研究.pdf

1、基于本實驗室發(fā)展的厚透鏡模型理論，設計和建立了一臺鈦寶石飛秒激光器，實現了高功率和寬調諧輸出。理論上研究了影響飛秒激光波長調諧范圍和輸出功率的因素，并從實驗上進行了驗證。具體研究內容和成果如下： (1)鈦寶石棒內腔橫模調制度c‘c是影響軟光闌鎖模的關鍵因素?；诤裢哥R模型，計算了穩(wěn)定區(qū)各邊界處的橫模調制度αc；在上區(qū)下邊界處，鈦寶石棒內腔橫模調制度αc值最大。因此，設置激光器工作在此邊界附近，容易實現鎖模。為了獲得亞十飛秒的高功

2、率輸出，選用了3mm的鈦寶石棒。實現高功率鎖模，需要在提高泵浦功率、增加輸出耦合率、增加腔模尺寸、提高腔橫模調制度αc等因素之間取得平衡。高的αc可以減弱由自相位調制(SPM)與群速度色散(GDD)相互作用造成的周期性干擾對鎖模的破壞作用，防止脈沖能量轉化為連續(xù)成分。計算結果表明αc與鈦寶石棒長度成正比，這意味著采用長的鈦寶石棒有利于獲得更高的輸出功率。實驗上采用5mm的鈦寶石棒比用3mm的鈦寶石棒獲得更高的輸出功率，與理論計算結果一致

3、。 (2)研究了腔結構不對稱參數γ和鈦寶石棒長度對αc的影響。計算結果表明，當γ從1.8變化到1.5時，長度為3mm、5mm和10mm鈦寶石棒中腔橫模調制度αc分別提高了4.5％、7％和27％。這些結果表明，只有較長的鈦寶石棒，γ對αc才有較大的影響。因此，當采用較長的鈦寶石棒作為增益介質時，諧振腔的結構就應該取較低的γ值來提高αc，以便獲得最佳的輸出功率和鎖模穩(wěn)定性。 (3)研究了耦合輸出率對飛秒激光調諧范圍的影響。采

4、用啁瞅鏡較好地補償腔內的三階色散和提供寬的反射帶寬，比較了輸出耦合率為10％、4％以及1％的激光器輸出波長調諧范圍。其中，10％寬帶輸出鏡(720～1140nm)的調諧帶寬為735～880nm；4％普通輸出鏡(740nm～880nm)的調諧帶寬為730～880nm。把原來激光腔中的輸出耦合鏡更換為啁啾全反鏡，并在激光腔內插入1mm厚的薄玻璃片，作為1％的輸出耦合鏡，提高了腔內功率，使激光器在低增益波段的運轉閾值降低，獲得了從695～97