帶內(nèi)泵浦Ho-YAG激光器主動鎖模的技術(shù)研究.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號：TN248.1學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：535密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文帶內(nèi)泵浦Ho:YAG激光器主動鎖模的技術(shù)研究碩士研究生：王吉導(dǎo)師：張?jiān)栖娚暾垖W(xué)位：工程碩士學(xué)科：光學(xué)工程所在單位：光電子信息科學(xué)與技術(shù)系答辯日期：2014年6月27日授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要鎖模脈沖具有高峰值功率、窄脈沖的特點(diǎn)。2μm波段的超快脈沖在微加工、激光光譜技術(shù)、醫(yī)療、激發(fā)高次諧波（HHG）和

2、非線性頻率轉(zhuǎn)換等多方面領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價值與前景。本文采用主動鎖模（AML）的方式獲得超短脈沖，從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面對2μm主動鎖模激光脈沖的產(chǎn)生、超快脈沖的測量做了相應(yīng)的研究。首先，本論文分析了幾種常見的能產(chǎn)生2μm波段的激光器的優(yōu)缺點(diǎn)；其次，從鎖模的定義出發(fā)，模擬了在各縱模相位鎖模的情況下輸出窄脈寬的過程。由于本實(shí)驗(yàn)采用聲光調(diào)制器（AOM）來進(jìn)行鎖模，因此從聲光調(diào)制器對腔內(nèi)光信號進(jìn)行振幅調(diào)制的公式出發(fā)，數(shù)值模擬了輸出連續(xù)鎖模(CML

3、)狀態(tài)的脈沖序列。然后，通過計(jì)算獲得了聲光調(diào)制器的幾何特性、中心頻率、衍射類型、布拉格衍射角等參數(shù)，并通過實(shí)驗(yàn)研究了調(diào)制器的衍射效率與驅(qū)動源的驅(qū)動頻率、驅(qū)動功率、入射角偏轉(zhuǎn)角大小的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，聲光調(diào)制器為布拉格衍射型，驅(qū)動中心頻率為41.38MHz，零級衍射效率為27.4%，入射偏轉(zhuǎn)角為0.3時引入的調(diào)制損耗最大。其次，基于帶內(nèi)泵浦搭建了輸出波長為1908.1~1908.5nm的Tm:YLF固體激光器作為單摻Ho:YAG的泵浦源

4、。實(shí)驗(yàn)測量了Tm:YLF激光器的輸出特性，包括功率特性、光束質(zhì)量和光譜特性。然后根據(jù)牛頓望遠(yuǎn)鏡原理，設(shè)計(jì)了Z型六鏡式諧振腔，并對諧振腔內(nèi)各個重要參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析。輸出鏡和0全反腔鏡的位置對諧振腔穩(wěn)定性的影響較小，幾十個mm范圍內(nèi)都處于穩(wěn)腔狀態(tài)；然而，它們對腔內(nèi)振蕩光斑大小、由子午面和弧矢面上光斑大小不同而引起的像散影響較大，各自存在一個最佳位置使得像散最小。腔鏡的折疊角對像散的影響明顯，實(shí)驗(yàn)上控制折疊角為10。然后，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)搭建諧

5、振腔，本論文首次實(shí)現(xiàn)了主動鎖模Ho:YAG激光器連續(xù)鎖模脈沖的輸出。通過調(diào)諧腔長與驅(qū)動頻率相匹配，并調(diào)制聲光鎖模器的損耗，可分別獲得純調(diào)Q、調(diào)Q鎖模(QML)和連續(xù)鎖模3種工作狀態(tài)。分別記錄了調(diào)Q鎖模和連續(xù)鎖模狀態(tài)下脈沖的射頻頻譜，中心頻率都是82.76MHz。輸出連續(xù)鎖模脈沖時，射頻中心頻率附近不存在邊頻，與背景光的強(qiáng)度比值為58~60dB。在最大泵浦功率13.2W下，連續(xù)鎖模運(yùn)作時輸出平均功率為1.04W，光束質(zhì)量為1.146，輸出