基于Yb3+：Sc2SiO5晶体超短脉冲激光特性的研究

随着超短脉冲激光器在工业、医疗、通信和科研等领域的广泛应用，超短脉冲激光技术得到迅速发展。LD泵浦的全固态激光器由于具有结构简单、效率高、稳定性好等优点成为目前激光器研究的热点。掺镱晶体是超快激光器的重要组成部分。掺镱硅酸钪（Yb:Sc2SiO5，简称Yb:SSO）晶体属于稀土正硅酸盐系，具有较高的热导率和较宽的发射截面，是实现LD泵浦超快激光器理想的激光晶体。本论文主要对Yb:SSO晶体的激光特性进行研究。论文主要内容概括为：1、阐述了掺镱激光晶体的特点，通过与传统激活离子比较，发现掺镱晶体具有研究超短脉宽激光技术的诸多优点，重点介绍了上海硅酸盐研究所制备的Yb:SSO晶体。概述了三种饱和吸收体SESAM，碳纳米管、石墨烯的特点，并比较了在锁模激光方面各自的优劣特性。2、用SESAM作饱和吸收体对Yb:SSO晶体的被动锁模超短脉宽激光特性进行了研究。实验中得到激光的最大平均输出功率为543mW，当泵浦功率为17W时，锁模脉冲宽度为4.2ps，对应的中心波长和光谱半高宽分别为1040nm和1.3nm。3、用反射式单壁碳纳米管饱和吸收体（Single-Walled Carbon Nanotube SaturableAbsorber，简称RSWCNT-SA）作饱和吸收体对Yb:SSO晶体的被动锁模超短脉宽激光运转特性进行了研究。介绍了RSWCNT的制备及其特性。通过实验，得到的最大平均输出功率为349 mW，当泵浦功率为17 W时，锁模脉冲宽度为1.8 ps，中心波长为1062.6nm，对应的锁模光谱的半高宽为1.4 nm。4、用新型双壁碳纳米管作饱和吸收体（Double-Walled Carbon Nanotube SaturableAbsorber，简称DWCNT-SA）被动锁模激光运转特性进行了实验研究。介绍了DWCNT-SA的制备及其特性。通过实验，获得的最大平均输出功率为818 mW，当泵浦功率17 W时，得到锁模脉冲宽度为15 ps，中心波长为1062.6 nm，对应的光谱的半高宽为1.6 nm。通过谐振腔内加入色散棱镜对来消色散，以此压缩脉宽，取得了成功，获得了脉冲宽度为1.6ps的锁模脉冲。5、用新型氧化石墨烯饱和吸收体（Grephene oxide Saturable Absorber，简称Grepheneoxide -SA）作为饱和吸收体对它的被动锁模激光运转特性进行了实验研究。介绍了Grephene oxide的制备及其特性，分别用透射式氧化石墨烯和反射式氧化石墨烯作为饱和吸收体，对Yb:SSO晶体的被动锁模激光运转特性进行了实验研究，用透射式氧化石墨烯，得到了最大输出功率2.05 W，中心波长为1062.6 nm，对应的光谱半高宽为1.4nm。用反射式石墨烯，获得的最大平均输出功率为355 mW，锁模脉冲宽度为1.7 ps，中心波长为1062.6 nm，对应的锁模光谱的半高宽为1.4 nm。