半导体泵浦Yb:GP玻璃的激光性能研究

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半导体激光器从上个世纪80年代发展至今,由于其种类多,效率高、能耗小、成本低、寿命长等特点成为新一代的固体激光器的泵浦源,逐渐取代传统泵浦源。因此在激光技术领域中,由半导体激光器泵浦的固体激光器成为了发展的重点之一,并广泛应用于生物医学、工业、科研等领域。  由于Yb3+的掺杂离子有比较大的吸收系数,更长的激光能量存储寿命,更小的量子数亏损等特点,且具有更高的斜率效率以及更好的光束质量,因此掺杂Yb3+离子的激光增益分质一直是研究热点。众多的Yb3+玻璃都具有一个显著的缺陷就是发射截面比较低,因此将基底中掺杂新型的混合材料以改变其发射截面以及寿命为其中一种方法。本文中将Yb∶磷酸盐玻璃中掺杂GeO2,得到一种新型玻璃,从而做尝试性实验。  由于Nd3+的吸收谱与现有的LD的发射波长匹配度好,Nd3+激光器的激光阈值低,优良的光学均匀性以及成熟的制备工艺等,其从发现以来就一直是研究的热点材料。因此用Nd∶GdVO4晶体作为激光增益介质,用SESAM作为被动锁模元件,使用MPC腔,可以得到单脉冲能量高的皮秒连续性脉冲激光器。  本论文基于Yb离子以及Nd离子掺杂高重频全固态激光器进行研究,主要的激光增益介质为:Nd∶GdVO4以及Yb∶GP进行高功率实验,本文的主要研究成果为:  一,使用Yb∶GP玻璃作为激光的增益介质,974 nm的半导体激光器进行泵浦,并且通过ABCD矩阵得到Yb∶GP玻璃随着泵浦功率的变化,其热效应变化趋势,最终得到一个最高输出功率为826mW,波长在1063nm,调谐范围在36.36nm这也是据我们所知的Yb∶GP玻璃第一次输出激光。通过实验发现,如果要得到更高的功率、更好的光束质量,需要优化玻璃的Ge以及Yb的掺杂浓度,设计冷却性能更好的水循环冷却系统降低Yb∶GP玻璃中的热效应;改善Yb∶GP玻璃的物理化学特性。  二,使用Nd∶GdVO4晶体作为激光增益介质,880nm的半导体激光器作为系统的泵浦源,并且通过ABCD矩阵得到Nd∶GdVO4晶体随着泵浦功率的变化,其热效应的变化趋势,得到一个能够稳定输出的保Q的MPC腔,最终得到8.6 W的连续锁模输出以及8.91 ps的脉冲宽度,通过实验可以得到如下改进方法,通过改进泵浦源使用更大功率的泵浦的半导体激光器对该晶体进行泵浦,更换并使用偏振泵浦以提高Nd∶GdVO4晶体的吸收功率,也改进腔型,改善各个腔镜的损耗,以及在保Q的情况下可以适当的延长MPC腔等方法。
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