一、平均功率达到10W的Nd:YAG二极管泵浦被动锁模激光器（论文文献综述）
张程[1]（2021）在《带内泵浦钬掺杂氟化物中红外激光器研究》文中提出2.1μm钬激光位于水的吸收峰和“大气窗口”内,在大气监测、遥感、军事以及医疗等领域有重要的应用价值。随着新型人工激光材料生长技术的不断发展,直接泵浦的中红外固体激光器件由于结构紧凑、稳定高效等优点备受关注,并不断开拓出新的重要应用。基于带内泵浦掺钬氟化物产生2.1μm激光是一条重要的技术途径,采用掺铥1.9μm激光器泵浦掺钬增益介质的2.1μm中红外激光器,具有转换效率高、体积小、光束质量好等特点,是实现高能量、大功率2.1μm激光输出的重要技术手段,是当前激光领域的研究热点之一,有着重要的发展前景。“一代材料,一代器件”,新的激光增益介质以及新型低维饱和材料的出现,为研制新一代高效钬掺杂中红外脉冲激光器提供了机遇,本论文从理论和实验两方面围绕掺钬氟化物增益介质和新型可饱和吸收调制器件,研究了2.1μm固体激光被动调Q、被动锁模运转的动力学机理,实现了带内泵浦Ho3+掺杂氟化物增益介质的2.1μm脉冲激光稳定运转。结合晶体物理,从理论和实验上研究了钬掺杂氟化物晶体和单晶光纤的光谱性质和能量传递过程,搭建了相关的激光试验样机,实现了高效的激光输出,相关结果为该类小型化2.1μm激光器的研制提供了技术参考,同时也为相关材料的优化制备提供了一定的参考依据。本论文的主要研究工作如下:1.分析中红外2.1μm激光的应用及产生途径。介绍了连续激光调谐技术、短脉冲调Q技术以及超短脉冲激光的锁模技术;结合激光技术综述了钬掺杂激光器的研究进展,分析了钬掺杂氟化物材料的优良性能;最后对全文研究内容及意义进行了总结和展望。2.基于传统的Ho:YLF晶体和新型Ho:SrF2单晶光纤光谱特性的研究和表征,实现了带内泵浦掺钬氟化物晶体连续激光输出。其中,在能级寿命和光谱研究的基础上,结合Judd-Ofelt理论和Fuchtbauer-Ladenburg公式计算了Ho:SrF2单晶光纤的发射截面和有效增益截面,并结合实验验证了Ho:SrF2单晶光纤产生2.1μm波段激光的可行性。单晶光纤激光器输出功率突破瓦级,斜效率高达48.2%。进一步借助双折射石英片对Ho:YLF晶体和Ho:SrF2单晶光纤进行连续激光调谐实验研究,高的输出功率和宽的连续调谐范围表明掺钬氟化物晶体具有实现超快激光运转的潜力。3.基于带内泵浦的被动调Q钬脉冲激光器的研究:利用mathcad软件设计合理的谐振腔,在此基础上分别搭建Ho:YLF块状晶体和Ho:SrF2单晶光纤激光器。成功制备了高性能的低维材料可饱和吸收体（银纳米棒和石墨炔）并在2.1μm附近对其进行了非线性光学表征,并首次将其作为被动调Q开关器件,用于带内泵浦钬激光器中,分别实现了Ho:YLF块状晶体、Ho:SrF2单晶光纤脉冲激光的稳定输出,重复频率在几十k Hz,脉冲宽度在百纳秒量级。4.带内泵浦主动调Q掺钬脉冲激光特性的研究:结合声光调制开关分别对Ho:YLF块状晶体以及Ho:SrF2单晶光纤进行声光调Q脉冲激光特性实验研究,获得了高能量脉冲激光的稳定运转。利用Ho:YLF晶体作为增益介质,在重复频率为100 Hz时,获得脉冲宽度为47.12 ns,相应的峰值功率为22.29 k W。Ho:SrF2单晶光纤声光调Q激光器中得到最窄脉宽为52.38 ns,峰值功率为24.43 k W。5.基于声光开关与金纳米双锥吸收体双损耗调制技术的脉冲激光特性研究,实现了脉宽有效压缩的带内泵浦Ho:YLF脉冲激光输出。结合理论分析,探究了两种Q开关在脉冲激光技术中的调制机理,为发展高对称性、窄脉宽的2.1μm小型脉冲激光器提供了有效的技术方案。6.基于SESAM可饱和吸收体的带内泵浦Ho:YLF超短脉冲激光特性研究:实现了2.1μm调Q锁模激光运转。通过ABCD矩阵理论计算和mathcad仿真模拟设计了锁模谐振腔,以半导体可饱和吸收镜SESAM为锁模调制器件,实现了100%调制深度的调Q锁模脉冲激光输出,锁模脉宽为1.22 ns,重频为109.8 MHz。7.开展了Tm晶体腔内泵浦Ho晶体同时实现两种不同波长的脉冲激光特性研究。分别用Tm:YLF和Tm:YAP晶体对Ho:YLF晶体进行腔内泵浦激光实验,在两种不同Tm晶体的激光抽运下成功获得2.1μm的激光输出。研究结果表明,腔内泵浦掺Ho3+激光增益介质的方法可以发挥LD和带内泵浦两方面的优势,更有利于室温下获得高效率的激光输出。
蔡芳馨[2]（2021）在《1μm波段非线性镜锁模超快激光器研究》文中研究说明自激光器诞生以来超快激光一直是激光研究领域的热门话题之一,全固态激光器具有结构紧凑、功率高、性能稳定、光束质量好、寿命长等优点。随着激光技术的发展,全固态被动锁模超快激光器被广泛应用于军事、医疗诊断、激光通讯、非线性频率变换以及工业材料加工等领域。本文以中心波长为808nm的半导体激光器作为泵浦源,分别采用Nd:GYSGG晶体和Nd:YSAG晶体作为激光增益介质,利用基于准相位匹配技术的周期性极化铌酸锂（PPLN）作为非线性晶体,与对二次谐波高反对基波部分反射的二向色镜构成非线性镜搭建了全固态被动锁模超快激光器。实验中通过搭建“Z”型激光谐振腔实现了非线性镜锁模,实验研究了锁模激光器的连续波、脉冲、光谱、频谱等各方面的性能。主要内容如下:1.介绍了全固态激光器的发展历程及优点,简单介绍了锁模技术的基本原理以及几种常见的锁模技术:包括主动锁模、被动锁模和自锁模。2.以二次谐波产生过程为例介绍了相位匹配的概念,介绍了非线性镜锁模过程中的两种相位匹配方式双折射相位匹配（BPM）和准相位匹配（QPM）以及非线性镜锁模的基本原理及优点。对非线性镜锁模技术进行了理论分析,非线性镜的性能类似于一个有效的饱和吸收体导致锁模,并简单介绍了非线性镜锁模激光器的研究进展。3.以808 nm的光纤耦合二极管激光器作为泵浦源,纤芯为400μm,通过搭建一个“Z”型折叠腔研究了非线性镜锁模Nd:GYSGG激光器的性能。实验中采用PPLN作为非线性晶体通过腔内倍频实现了非线性镜锁模,获得了波长为1061nm的超快激光输出,最大平均输出功率为450m W,重复频率为97.1MHz,锁模脉冲的光谱带宽为1.3nm,考虑到PPLN的群速度失配,根据傅里叶变换极限计算脉冲宽度约为9.3ps。4.采用Nd:YSAG晶体作为增益介质,利用PPLN为倍频晶体实现了非线性镜锁模。实验测得Nd:YSAG激光器的发射波长为1061nm和1063.5nm,我们分析了非线性镜锁模机制得出1063.5nm波长对锁模没有贡献,只有1061nm波长参与锁模过程。锁模激光器最大平均输出功率达到710m W,斜率效率为14.6%,重复频率为101.7MHz,锁模脉冲的信噪比为45 d B,根据锁模脉冲的光谱带宽计算出脉冲宽度约为9ps。
张勋[3]（2021）在《基于超高斯泵浦光束的固体激光器运转模式研究》文中研究指明长久以来,全固态激光器在激光领域备受青睐,其中1.34 μm激光光源在光纤通讯、激光医学、量子信息、大气污染监测等领域都发挥着重要的作用。伴随着激光器诞生开始,其工作效率和光束质量的优化就成为研究的重点。影响激光器工作效率的因素有许多方面,如泵浦方式的选择,谐振腔设计,温度控制等。本文选择从泵浦源抽运模型,能级速率方程和热效应等方面来研究固体激光器运转特性,主要内容如下:1)将泵浦光高斯分布模型变换为超高斯分布模型,在推导Nd:GdVO4晶体四能级速率方程中,加入上转换过程对激光上能级反转粒子数的影响,包括能量传输上转换（ETU）和激发态吸收效应（ESA）。从优化后的速率方程可推出在激光晶体正常运转条件下,四个不同能级跃迁过程所占泵浦过程的粒子比。数值计算在泵浦光超高斯模型下,粒子比率和泵浦功率的关系,同时,还考虑到模式交叠率和泵浦光光斑半径等因素对四个能级跃迁过程粒子比率的影响,并对泵浦功率和输出功率的隐函数关系做进一步计算。结果显示,基于超高斯分布的泵浦光模型能够在一定程度上增加激光器的输出效率。2)建立晶体热源传递模型,推导透镜焦距和热致衍射损耗表达式,数值计算泵浦功率同热透镜效应的关系。通过对比泵浦光为高斯分布和超高斯分布下不同的热源函数,研究泵浦功率和模式交叠率对热致衍射损耗的影响。从粒子能级跃迁机制出发,理论计算激光器热沉积百分比。最终得出,采用超高斯分布的泵浦光模型能够比较好的优化激光器的热效应。3)选择CCD作为实验探测器,设计泵浦光斑强度分布测试方案,测量不同光泵浦功率下的光斑强度分布,采用超高斯函数对测试数据做拟合处理,结果表明,在光泵浦功率为10 W以下时,抽运光强度分布同高斯分布比较贴合,在光泵浦功率为10 W到50 W时,泵浦光强度分布逐渐符合于m=2的超高斯分布。接着,采用等效热电阻代替激光介质,通过测量热电制冷器（TEC）两端电流反推得到发热功率,来进一步测量激光器热沉积百分比,实验测量结果同理论计算结果基本一致。在保证谐振腔稳定性条件下,采用平凹腔腔型结构对激光器输出特性进行实验研究,最终得出,m=2的超高斯分布模型比高斯分布模型更符合激光器输出特性关系。从而验证本文所做工作的合理性。
蒋建旺[4]（2020）在《超宽光谱飞秒激光的产生、放大及载波包络相移控制研究》文中进行了进一步梳理超短脉冲激光技术作为激光技术的前沿领域,已经逐步发展成为现代科学技术中的基础科学,极大地推动了与之相关的高新技术和交叉学科的快速发展,并在强场物理、生物化学、微纳米尺度三维微结构制备等应用领域取得了一系列重大突破。而在超短脉冲激光技术中,获得高功率超宽光谱飞秒激光、宽谱飞秒激光脉冲放大以及对超宽光谱飞秒脉冲的载波包络相移进行控制是几个重要的研究方向。针对这几个方面,本论文开展了超宽光谱飞秒激光设计与实验研究,宽谱飞秒激光的放大与压缩实验研究,以及载波包络相移控制研究,成为开展高次谐波、阿秒脉冲产生实验的重要驱动光源。论文的主要研究内容和取得的创新性成果如下:1.论文详细介绍了啁啾脉冲放大（chirped-pulse amplification,CPA）系统中的各单元模块,针对振荡器、放大器、压缩器的全局色散管理进行了理论分析和模拟计算。采用光线追迹法对CPA系统中常用的马丁内兹展宽器、平行光栅对压缩器、棱镜对压缩器进行理论推导,获得了精确计算各单元模块引入色散的解析表达式,并分析了常见介质材料的色散特性和不同色散补偿方式的优缺点,为后续顺利开展啁啾脉冲放大实验提供了理论指导和设计基础。2.考虑一些应用对飞秒光源的平均功率有现实需求,开展了高平均功率克尔透镜锁模的飞秒钛宝石激光的实验研究。通过10 W的532 nm连续激光泵浦棱镜对色散补偿的钛宝石振荡器,获得了 2.1 W的高平均功率输出,脉冲重复频率为75.5 MHz,光谱半高全宽为12 nm,测量得到脉冲宽度为96 fs,另外研究了腔内净负色散对输出光谱的影响。3.针对目前报道的倍频程钛宝石振荡器输出功率普遍较低的现状,开展了兆瓦峰值功率倍频程光谱亚10 fs钛宝石振荡器的实验研究,利用特殊设计的双啁啾镜补偿材料色散,并在振荡器两臂插入熔融石英精确平衡两臂的色散,大大增强自相位调制效应,振荡器直接输出覆盖550-1100 nm的倍频程光谱,锁模后的平均功率高达880mW,脉冲重复频率为80 MHz,结合腔外色散补偿技术,测量得到脉宽短至6.6 fs,对应约2.4个光学周期结果。据我们所知,这是迄今为止从倍频程钛宝石振荡器所能获得的最高输出功率。4.自差频0-f法测量载波包络相移频率具有长期稳定好、成本相对低、测量引入的噪声小等优点,但是该方法需要倍频程或者准倍频程光谱的飞秒光源,搭建的难度相当大,为此我们通过设计PPLN晶体的极化周期,开展了基于较窄光谱的高平均功率亚10 fs钛宝石振荡器的载波包络相移频率进行测量和控制实验研究。首先自行搭建了亚10 fs钛宝石振荡器,在4.5 W泵浦功率下,锁模输出平均功率达660 mW,脉冲重复频率为170 MHz,光谱覆盖650-950 nm,测量得到9 fs的脉冲宽度。然后,采用单块PP-MgO:LN晶体自差频的方法测量得到信噪比为44 dB的载波包络相移频率信号,接着将载波包络相移频率信号锁定到20 MHz的参考源上,实现了 90分钟的锁定,在1 Hz到1MHz范围内的积分相位噪声为138 mrad,对应63 as的时间抖动（中心波长790 nm）。5.设计并搭建了环形腔钛宝石再生放大器,在重复频率为1 kHz、16 W的泵浦功率下,再生腔直接输出功率为3.3 W、压缩后的脉宽为31 fs的放大结果。考虑到棒状钛宝石放大中伴随较大的热透镜效应,设计并搭建了新型多通泵浦结构的钛宝石薄片再生放大器,采用啁啾脉冲放大技术,在16 W泵浦功率下,得到1.8 W的放大脉冲输出,经光栅对压缩器压缩后,得到1.45 W的输出功率,压缩效率为80%,测量得到38 fs的脉冲宽度,光束质量M2≈1.1。实验表明薄片钛宝石放大方案有利于提高放大脉冲的光束质量,但是需要对多通泵浦结构和钛宝石晶体的焊接方案进行优化,以获得更高平均功率输出。
彭志刚[5]（2020）在《保偏光纤锁模脉冲注入的高重频单晶光纤再生放大器研究》文中提出超短脉冲激光器凭借窄脉冲宽度、高单脉冲能量、高峰值功率等优点,是卫星激光测距、微纳加工、激光手术等应用的重要工具,是中红外光参量啁啾脉冲放大、光学频率疏、阿秒产生等前沿性研究的基础。随着激光技术的日益发展,以晶体材料为增益介质的超短脉冲激光器能够提供焦耳量级的脉冲能量、拍瓦量级的峰值功率、近衍射极限的光束质量。由于晶体材料中的热效应,报道中输出的重复频率较低、输出的平均功率受到一定的限制。超短脉冲光纤激光器以其优良的散热性能、高增益等特点,能够输出上百瓦的平均功率。由于光纤中的非线性效应,报道中输出的重复频率较高,单根光纤所能获得的脉冲能量停留在百微焦量级。近年来,得益于光纤激光器的稳定性和晶体材料固体激光器的大能量,以锁模光纤激光器为前端、以晶体材料为放大级增益介质的技术方案被研究院所和公司广泛采用,发展十分迅速。单晶光纤是一种介于光纤和棒状晶体之间的增益介质,直径小于1 mm。其外表面非常低的粗糙度,使得泵浦光能够在单晶光纤内传导。由于泵浦光的波导作用,泵浦光以较强的泵浦强度在单晶光纤内均匀分布。近年来,单晶光纤以大于光纤的模场面积,优于棒状晶体的散热性能,高于石英玻璃的拉曼阈值等优点,受到了广泛的关注和研究,为放大器的研制提供了新思路。本课题研究的主要内容是保偏的全光纤结构被动锁模振荡器和高重复频率Yb:YAG单晶光纤再生放大器。之后,研究并探索了高重复频率再生放大系统在卫星激光测距、中红外2.8μm受激拉曼脉冲产生等领域的应用。本论文的研究工作主要分为以下几个方面:1.保偏的全光纤结构被动锁模振荡器的理论和实验研究理论上,分析了光纤色散对锁模脉冲特征的影响;研究了基于保偏光纤的非线性放大环路镜和非线性偏振旋转的锁模机制。实验上,在1.5微米波段,分别使用“环形腔”和“9字腔”搭建了保偏的全光纤结构被动锁模振荡器,分别实现了重复频率25 MHz、脉冲宽度650 fs和重复频率15.4 MHz、脉冲宽度700 fs的孤子脉冲;在1.03微米波段,使用“8字腔”搭建了保偏的全光纤结构被动锁模振荡器,实现了重复频率21.1 MHz,脉冲宽度5.3 ps的耗散孤子脉冲。2.高重复频率Yb:YAG单晶光纤再生放大器实验研究分析了镱离子掺杂的不同增益材料,权衡了各个增益介质的优点和缺点,最终选择采用Yb:YAG单晶光纤作为放大的增益介质;计算了基于单晶光纤的再生放大器腔型,数值模拟了高重复频率下再生放大器的多脉冲能量和倍周期效应。实验上,利用再生放大技术,放大了脉冲能量为190 p J的种子,尽可能地避免了复杂激光系统和长距离传输带来的不稳定因素,最终在重复频率200 k Hz和100k Hz下,分别获得了平均功率21 W和平均功率10.4 W的2.4 ps超短脉冲。脉冲宽度可以通过光栅对压缩到1 ps。3.高重复频率再生放大系统在卫星测距上的应用再生放大器输出的高能量脉冲是卫星激光测距的优良光源。运用高重复频率再生放大激光系统的卫星激光测距,以高采样速率、低统计误差等优点,处于前沿领域。通过对高重复频率Nd:YVO4激光系统的研制,在上海天文台探索了高重复频率的卫星激光测距。所研制的激光系统,实现了100 k Hz～1 MHz重复频率可调谐的1064 nm皮秒脉冲输出,实现了在不同重复频率下14 W的平均功率输出。经过温度相位匹配倍频,获得了9.4 W的532 nm绿光平均功率,倍频效率为67%。
王靖博[6]（2020）在《全固态拉曼锁模激光器的研究》文中认为锁模激光相对于调Q激光具有更短的脉冲宽度,更高的峰值功率与更宽的光谱等优点。随着半导体技术的发展,激光二极管泵浦的全固态锁模激光器在超精细加工,激光测距,生物医疗等领域有着非常广泛的应用。受激拉曼散射作为一种三阶非线性光学效应,除了可以扩展光谱范围,还能使输出的Stokes光相对于基频光具有更窄的脉宽与更高的亮度,此外受激拉曼散射本身具有的光束自清洁效应（Raman beam cleanup）还可以在不额外使用光束整形元件的情况下,极大幅度地改善输出Stokes光的光束质量。因此将受激拉曼散射与锁模技术相结合而成的拉曼锁模激光器,对于实现高光束质量、高亮度、高峰值功率、窄脉宽的激光输出具有重要的研究价值。具体研究内容如下:1.研究了以Cr4+:YAG为被动锁模器件的1064 nm调Q锁模皮秒激光器。根据Cr4+:YAG晶体的能级结构特点与锁模原理,以Nd:YVO4为激光晶体,对其热效应进行分析计算,合理设计优化谐振腔,分别在直腔、V型腔以及Z型腔中实现最大平均功率为4.06 W、3.92 W和5.31 W的1064 nm调Q锁模激光输出,对应的转换效率分别为30.15%、26.45%和26.61%,斜效率分别为38.22%、29.81%和28.37%,锁模脉冲宽度分别为240.52 ps、676.65 ps和882.47 ps。2.研究了以SESAM为被动锁模器件的Nd:YVO4/SESAM连续锁模皮秒激光器。优化设计W型五镜折叠腔,降低了由于折叠镜而造成的像散。在入射泵浦功率为14.95 W时,得到最高平均输出功率为5.79 W的连续锁模激光,光-光转换效率为38.72%,斜效率为43.5%,锁模脉冲重复频率为89.01 MHz,脉冲宽度为214.84 ps。水平与垂直方向的光束质量因子M2分别为1.65和1.72。3.分别研究了以Cr4+:YAG为被动锁模器件的Nd:YVO4/YVO4内腔1176nm拉曼调Q锁模激光器和Nd:YVO4/YVO4复合腔1176 nm拉曼调Q锁模激光器。其中内腔拉曼调Q锁模激光器采用凹平腔结构,分别使用1176 nm透过率为2%和5%的输出镜进行试验,在入射泵浦功率为14.95 W时分别获得了平均功率为401 m W和478 m W的1176 nm拉曼调Q锁模激光输出。在内腔拉曼激光器的基础上,采用使基频光和拉曼光可以分别独立调节的复合腔结构。在入射泵浦功率为15.81 W时获得了平均功率为1.11 W的1176 nm拉曼调Q锁模激光输出,锁模脉冲宽度为278.89 ps,脉冲重复频率～899 MHz。为接下来实现多镜折叠复合腔调Q锁模拉曼激光器奠定了良好的基础。
张志恒[7]（2020）在《高功率Tm：YAP锁模激光器关键技术研究》文中指出Tm:YAP锁模激光器因其Tm:YAP激光晶体中Tm3+的独特能级结构,能够输出2?m波段附近的激光,近年来受到越来越多的关注。2?m波段附近的激光是位于水分子吸收峰值附近,也是人眼相对安全波段,并且处于透过率相对较高的大气窗口,具有很多重要分子的特征光谱。2?m波段的激光与其他波段的激光相比,以其独特的性质,广泛应用在医疗、遥感探测、光通信、军事等领域。鉴于2?m波段的激光有其重要的应用和研究价值,本文对Tm:YAP锁模激光器主要的研究内容包括以下几方面:1.对Tm:YAP激光晶体的研究:Tm:YAP激光晶体是各向异性晶体,不同的切向有不同的光谱特性;以及分析了不同泵浦功率、泵浦光斑半径等因素对晶体热透镜焦距的影响,并进行了数值计算。2.对半导体可饱和镜（SESAMs）和碳纳米管的锁模原理分析。在对连续Tm:YAP激光器速率方程,以及基于SESAM被动锁模速率方程研究,只有谐振腔内的脉冲能量大于连续锁模运转需要的最小脉冲能量才能够实现连续锁模脉冲的输出。分别对直型腔和折叠型腔激光器展开研究,利用MATLAB软件结合矩阵方程对稳区进行模拟分析以及激光光斑半径在腔内的变化,对谐振腔进行优化设计。3.研究了Tm:YAP激光晶体色散补偿问题,根据Tm:YAP激光晶体折射率方程,并利用MATLAB软件对色散补偿进行数值计算,对光栅对进行优化设计。在2?m左右的波段,Tm:YAP激光晶体的色散变为负色散,而不是近红外的正色散,对于Tm:YAP激光晶体的色散补偿,我们需要用产生正色散的器件进行色散补偿。4.Tm:YAP锁模激光器实验研究,根据传输矩阵,利用MATLAB软件模拟了,在不同泵浦功率下Tm:YAP锁模激光器谐振腔的稳区范围,并模拟了光斑半径在谐振腔内的变化情况。
陈章云[8]（2020）在《二极管泵浦的Nd掺杂铝酸盐无序晶体脉冲激光特性研究》文中提出窄脉冲,高瞬时功率和高重频的超短脉冲激光已经应用到了生物、医疗、通信等方方面面,超快激光技术也正逐步向超快、超强化趋势发展,并推动着物理、化学、材料、微加工等多个基础学科的应用的发展。以半导体激光二极管为泵浦源的全固态激光器结构紧凑,价格低廉,具有非常重要的实用价值。激光的发展离不开增益晶体,Nd3+掺杂的无序晶体已经被多次证明是一种性能优异的增益介质。本文主要基于两种提拉法生长的无序铝酸盐晶体Nd:LMA和Nd:ASL,研究其连续激光和锁模激光特性。本论文主要内容共分四章,如下所述:第一章介绍了超短脉冲激光的的特点和应用,介绍了产生超短脉冲的锁模技术,总结了近年来1μm波段掺Nd3+无序晶体的超快激光发展。第二章介绍了锁模的基本理论和色散补偿理论。阐述了锁模技术原理,并介绍了目前常用的被动锁模器件SESAM的结构和特性。介绍了目前常用的几种色散补偿技术。第三章介绍了a,c轴向切割的Nd:LMA无序晶体连续和锁模激光特性研究。实现了两种轴向切割晶体的高功率高效率的连续激光输出,其中c轴切割的Nd:LMA晶体展现了更好的连续特性,在最大泵浦功率下得到了6.24 W的激光输出,且未出现饱和现象,中心波长为1055.29 nm,斜效率高达53.40%。首次系统的研究了LD泵浦的Nd:LMA无序晶体的锁模激光特性。使用c轴切割Nd:LMA晶体得到了中心波长为1055.35 nm,FWHM为0.93 nm,最大功率为1.30 W的脉冲激光,其输出功率和斜效率在LD泵浦的无序晶体锁模激光器中都属于前列。a轴切割Nd:LMA锁模激光的脉冲和光谱特性与c轴切割Nd:LMA激光器极为接近,但最大输出功率为0.93 W。第四章介绍了a,c轴向切割的Nd:ASL无序晶体连续和锁模激光特性研究。两种轴向切割Nd:ASL无序晶体都实现了高功率高效率的连续激光输出。两种晶体的输出光谱基本一致,但c轴切割的Nd:ASL晶体展现了更高的输出功率和转换效率,最大泵浦功率下得到9.05 W的激光输出,且未出现饱和现象,输出的光谱有两个中心波长,分别为1050.08 nm和1052.40 nm,斜效率高达60.05%。首次系统的研究了LD泵浦的Nd:ASL无序晶体的锁模激光特性。c轴切割Nd:ASL晶体性能相较于a轴切割Nd:ASL晶体更优良,得到了中心波长为1052.01 nm,FWHM为1.09 nm,最大功率为1.08 W的脉冲激光,a轴切割Nd:ASL锁模激光的脉冲宽度和输出光谱与c轴切割Nd:ASL激光器极为接近,但最大输出功率更低,为0.91 W。利用两块GTI镜进行色散补偿,研究了c轴切割Nd:ASL晶体的飞秒锁模特性,得到了脉冲宽度为519 fs的超短脉冲,中心波长为1052.15nm,FWHM为2.46 nm,时间带宽积为0.346,接近傅里叶变换极限0.315。得到的最大稳定锁模输出功率为0.75 W,这是目前LD泵浦的无序晶体飞秒激光器中的最高功率。
张仲磷[9]（2020）在《基于Tm：YAP晶体自调Q激光脉冲放大特性实验研究》文中研究指明高脉冲能量激光在医疗手术和工业加工中有着广泛的应用。随着近些年理论的发展,自调Q技术因其无需引入额外调Q器件即可获得脉冲输出,且同时具有简化激光器结构,降低制造、维护成本的优点,因此成为激光技术领域的研究热点。在自调Q激光器中,晶体同时起到增益和饱和吸收体的作用,但其受自身机理所限,无法实现高脉冲能量输出,激光放大技术可以在不改变激光特性的情况下放大脉冲能量。基于以上特征,本文完成了基于Tm:YAP晶体的自调Q脉冲放大技术课题研究,主要研究内容如下:本文首先实现了基于Tm:YAP晶体自调Q脉冲输出。分析了热透镜效应对谐振腔稳定性的影响。研究了自调Q激光器中晶体工作温度和腔长对输出功率的影响,晶体工作温度不影响自调Q激光器的阈值功率,且晶体工作温度对激光器输出功率影响较小。腔长对输出功率影响较大,在腔长L分别等于65 mm和85 mm,受到5.9 W泵浦时,输出功率相差达96 mW。优化后的自调Q激光器晶体工作在19℃,腔长L=85 mm,在5.9 W泵浦下,输出激光脉冲的脉宽和重频分别达到了1.89 μs和40.11 kHz,中心波长为1997 nm,光谱半高宽为4.3 nm。为了选择恰当的放大晶体,文中构建了放大级增益晶体的热分布模型。通过计算晶体掺杂浓度与温度的关系可知,掺杂浓度越高的晶体在内部积累的热量越多。而低掺杂浓度的晶体对泵浦光的吸收效率较小。晶体对泵浦光的吸收系数随着泵浦光在晶体内的传播距离逐渐增加,在高掺杂浓度晶体内增加速度最快。基于热累积和吸收系数综合考虑,实验选择了 3%掺杂浓度,长度为8 mm的Tm:YAP晶体。计算了晶体受不同功率泵浦光照射时内部的温度分布。晶体受泵浦光照射时端面处温度最高,且内部高温范围随着泵浦光功率的增加而扩大。为了获得高脉冲能量的激光输出,在自调Q激光器的基础上,设计搭建了单通行波激光放大器。首先研究了放大晶体对1997nm激光的吸收性质,晶体吸收功率先随着入射光功率的增加而增加,然后逐渐达到饱和。其次研究了放大器的放大效果,入射光功率分别为105 mW、324 mW和525 mW,放大级晶体受到9.5 W泵浦时,激光功率分别放大了 114 mW、125 mW和89 mW,单脉冲能量分别达到11.5 μJ、14.6 μJ和15.1 μJ,脉冲能量分别放大了 108%、38%、17%,且放大过程并未改变入射激光的脉冲特性。
刘晶晶[10]（2020）在《基于稀土掺杂氟化钙/锶晶体的中红外激光器研究》文中研究说明波长为2-3μm的中红外激光,位于“大气窗口”和水分子的强吸收峰附近,在环境痕量气体监测、医疗和空间探测等领域具有重要的应用前景。近年来,以稀土晶体为基础的中红外固体激光技术得到了快速发展,激光二极管（LD）直接泵浦稀土掺杂晶体的中红外激光器,省去了中间频率转换环节,具有结构简单、光束质量好、转换效率高的优点,是实现高效率、大功率2-3μm激光输出的重要技术手段。中红外激光技术与器件的研究已经成为当今激光领域的一个重要的发展方向和热点。创新的中红外激光技术有望拓展中红外激光的应用,由此带来不可预知的科学发现。铥(Tm3+)离子和铒(Er3+)离子掺杂的晶体材料是产生中红外2-3μm激光常用的激光增益介质,其泵浦源波长更是位于商用LD的成熟波段。然而中红外波段的激光材料和技术尚不成熟,LD直接泵浦的中红外2-3μm波段超快激光的发展相对滞后,相关理论和实验是研究者关注的热点。“一代材料,一代器件”,随着固体激光材料的发展,具有低声子能量和萤石型结构的氟化钙/锶晶体在中红外波段展现了独特的优势,在稀土离子掺杂浓度很低的情况下就能实现高效的激光输出,为研制结构紧凑的中红外超快激光器提供了条件。本论文围绕发展滞后但是应用前景广阔的2-3μm波段脉冲激光产生技术,结合晶体物理和材料科学,从理论和实验上研究了稀土离子掺杂氟化钙/锶晶体的光谱特性、团簇效应和能量传递过程,全面表征了它们的激光输出特性,为研制结构紧凑、小型高效的中红外全固态激光器奠定了基础,同时为该类晶体的优化生长提供了一定的参考。本论文的主要研究工作如下:1.分析了中红外2-3μm波段脉冲激光器的特点、应用及研究现状。阐述了产生超快激光的锁模技术以及短脉冲的调Q技术;分析了全固态锁模激光谐振腔的设计思路;调研了Tm3+、Er3+掺杂宽光谱激光晶体的研究进展及近些年来应用在中红外波段的新型可饱和吸收体材料。2.基于Tm3+:CaF2晶体的短脉冲和超短脉冲激光特性研究:采用中心波长792nm的LD作为泵浦源,在3at.%Tm3+:CaF2晶体中实现了近两倍量子效率的连续激光输出,最大输出功率约2.71W,斜效率高达70.3%;采用双折射滤光片作为调谐元件,获得较宽的连续调谐激光输出;采用新型的银纳米颗粒作为可饱和吸收体,首次实现了Tm3+:CaF2晶体的2μm被动调Q激光输出。进一步从理论和实验两方面研究了Tm3+:CaF2晶体的2μm连续波锁模激光动力学机理,借助半导体可饱和吸收镜,首次实现了Tm3+:CaF2晶体2μm超短脉冲激光的稳定运转。3.研究了不同泵浦方式下掺Er3+氟化钙/锶晶体的连续激光特性。基于传统泵浦方式下（激光离子被激发到激光上能级或更高能级）,用波长为980nm附近的半导体激光器作为泵浦源,研究了Er3+掺杂氟化钙/锶晶体的连续激光输出特性,获得了最大输出功率1.41W、斜效率40%的连续激光运转。采用上转换泵浦方式（激光离子被激发到激光上能级以下的能级,再通过高效的能量上转换到达激光上能级）,用1532nm的半导体激光器作为泵浦源,也得到了显着的连续激光输出,获得的最大出光功率约为205mW,斜效率约为9.5%。进一步探究通过合作泵浦的方式,有望实现高效的中红外连续激光运转。4.研究了LD泵浦Er,Pr:CaF2晶体的中红外自调Q脉冲激光特性。利用3at.%Er,0.03at.%Pr:CaF2晶体作为增益介质,采用LD端面泵浦方式,全面表征了其连续激光特性,并首次实现了2.8μm自调Q脉冲激光输出。激光器仅依赖于晶体自身的能级特性,腔内不需要额外的主被动调制器件,是一种非常有潜力的微型中红外脉冲激光系统。5.开展了基于黑磷/铋烯吸收体的中红外Er:SrF2双波长脉冲激光器研究。成功制备了黑磷（BP）、铋纳米材料（Bi-NSs）可饱和吸收体,分别将他们作为调制器件用于中红外Er:SrF2激光器中,最终均获得了稳定的双波长脉冲激光输出。结合理论分析,研究了新型二维材料在中红外波段脉冲激光器中的调制机理,为商品化中红外脉冲调制器件的研发提供了依据,也为发展低成本3μm波段小型化脉冲激光器提供了一条有效的技术途径。6.基于MXene可饱和吸收体的中红外脉冲激光特性研究。成功制备了新型的MXene可饱和吸收体,并对其形貌和非线性光学参数进行了表征,将它作为调制器件用于2.8μm Er:CaF2-SrF2激光器中,最终获得了稳定的调Q和调Q锁模脉冲激光输出。MXene吸收体作为锁模调制元件用于中红外激光器件中,有望实现稳定的连续锁模激光运转。7.开展了基于Er3+:CaF2-SrF2混晶2.8μm超短脉冲激光器的研究。借助半导体可饱和吸收镜,在Er3+:CaF2-SrF2混晶中首次实现了稳定的调Q锁模脉冲激光运转,最大平均输出功率125mW,相应的锁模脉冲重复频率和脉宽分别为136.3MHz和1.78ns。鉴于中红外波段的SESAM不够成熟,商品化产品可选择参数较少,基于克尔透镜锁模技术,设计了中红外自锁模激光谐振腔,在腔内不加任何调制器、且腔内未插入硬光阑的情况下,实现了LD抽运Er3+:CaF2-SrF2晶体的克尔透镜锁模运转。8.研究分析了Er:CaF2单晶光纤2.8μm激光输出特性。具有纤维状的单晶材料,是介于传统晶体材料与石英光纤之间的新型介质,直径通常小于1mm。成功生长了Er:CaF2单晶光纤棒,优化了稀土离子的掺杂浓度,结合良好的热管理技术,首次在Er3+掺杂浓度极低的条件（0.5 at.%）下,在中红外波段实现了高效的单晶光纤连续激光输出。
二、平均功率达到10W的Nd:YAG二极管泵浦被动锁模激光器（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、平均功率达到10W的Nd:YAG二极管泵浦被动锁模激光器（论文提纲范文）
（1）带内泵浦钬掺杂氟化物中红外激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 中红外2.1μm波段激光的应用 |
| 1.1.1 激光雷达与遥感测绘 |
| 1.1.2 光电对抗中的应用 |
| 1.1.3 医疗领域的应用 |
| 1.1.4 其它领域的应用 |
| 1.2 产生2.1μm激光的技术途径 |
| 1.3 带内泵浦掺钬固体激光器的研究进展 |
| 1.3.1 掺钬连续固体激光器 |
| 1.3.2 掺钬主动调Q激光器 |
| 1.3.3 掺钬被动调Q激光器 |
| 1.3.4 掺钬锁模超快激光器 |
| 1.4 本文所用激光增益介质 |
| 1.4.1 Ho:YLF晶体 |
| 1.4.2 Ho:SrF_2单晶光纤 |
| 1.5 2.1μm固体激光器的基础理论 |
| 1.5.1 调谐激光技术 |
| 1.5.2 调Q激光技术 |
| 1.5.3 锁模激光技术 |
| 1.6 本论文的主要研究工作及创新点 |
| 第二章 带内泵浦掺钬氟化物晶体连续激光特性研究 |
| 2.1 掺Ho晶体固体激光器速率方程 |
| 2.2 Ho:YLF晶体的光谱特性表征 |
| 2.3 基于Ho:YLF晶体的连续及调谐激光特性研究 |
| 2.4 Ho:SrF_2单晶光纤光谱特性表征 |
| 2.5 带内泵浦Ho:SrF_2单晶光纤连续以及调谐激光特性研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 带内泵浦掺钬氟化物晶体被动调Q脉冲激光特性研究 |
| 3.1 mathcad数值仿真模拟 |
| 3.2 低维材料可饱和吸收体 |
| 3.3 带内泵浦Ho:YLF被动调Q激光特性研究 |
| 3.3.1 石墨炔可饱和吸收体的制备和表征 |
| 3.3.2 被动调Q实验装置 |
| 3.3.3 实验结果与讨论 |
| 3.4 带内泵浦Ho:SrF_2单晶光纤被动调Q激光特性研究 |
| 3.4.1 银纳米棒可饱和吸收体的表征 |
| 3.4.2 单晶光纤被动调Q实验装置 |
| 3.4.3 实验结果与讨论 |
| 3.5 本章小节 |
| 第四章 带内泵浦掺钬双损耗调制2.1μm激光器 |
| 4.1 Ho:SrF_2单晶光纤主动调Q脉冲激光器 |
| 4.2 Ho:YLF主动调Q脉冲激光器 |
| 4.3 基于金纳米双锥和声光晶体的双损耗Ho:YLF脉冲激光器的研究 |
| 4.3.1 金纳米双锥材料制备以及表征 |
| 4.3.2 双调制脉冲激光实验装置以及结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 带内泵浦Ho:YLF晶体超快激光特性研究 |
| 5.1 Mathcad数值仿真模拟 |
| 5.2 Ho:YLF的超短脉冲激光特性研究 |
| 5.2.1 实验装置图 |
| 5.2.2 实验结果与讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 腔内泵浦Ho:YLF晶体双脉冲激光特性研究 |
| 6.1 腔内泵浦技术 |
| 6.2 基于Tm:YLF的腔内泵浦Ho:YLF脉冲激光特性研究 |
| 6.2.1 LD泵浦Tm:YLF激光实验装置搭建 |
| 6.2.2 Tm:YLF 晶体腔内泵浦Ho:YLF 晶体激光实验研究 |
| 6.3 基于Tm:YAP腔内泵浦Ho:YLF脉冲激光特性研究 |
| 6.3.1 LD泵浦Tm:YAP激光实验装置搭建 |
| 6.3.2 Tm:YAP晶体腔内泵浦Ho:YLF晶体激光实验研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结和展望 |
| 7.1 研究内容及主要结论 |
| 7.2 不足之处及下一步计划 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参与的课题、获得的奖励及发表的论文 |
| 致谢 |
（2）1μm波段非线性镜锁模超快激光器研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 全固态激光器的发展历程 |
| 1.2 锁模技术 |
| 1.3 本论文主要内容及创新点 |
| 第二章 非线性镜锁模 |
| 2.1 相位匹配 |
| 2.1.1 相位匹配的概念 |
| 2.1.2 双折射相位匹配 |
| 2.1.3 准相位匹配 |
| 2.2 非线性镜锁模的基本原理 |
| 2.3 理论分析 |
| 2.4 非线性晶体PPLN |
| 2.5 非线性镜锁模激光器的研究进展 |
| 第三章 非线性镜锁模1061 nm Nd:GYSGG激光器 |
| 3.1 Nd:GYSGG晶体 |
| 3.2 实验设计 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 周期性极化LiNbO_3非线性镜在Nd:YSAG激光器中的应用 |
| 4.1 Nd:YSAG激光器研究进展 |
| 4.2 实验设计 |
| 4.3 实验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（3）基于超高斯泵浦光束的固体激光器运转模式研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 全固态激光器的发展 |
| 1.3 课题研究目的及意义 |
| 1.4 1.34μm激光国内外研究现状 |
| 1.5 本论文主要工作 |
| 2 掺钕晶体性质介绍 |
| 2.1 Nd:YAG |
| 2.2 Nd:YVO_4 |
| 2.3 Nd:YLF |
| 2.4 Nd:GdVO_4 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 泵浦光分布对激光器性能的影响 |
| 3.1 四能级系统模型 |
| 3.2 高斯光束 |
| 3.3 超高斯光束 |
| 3.4 ESA和ETU效应 |
| 3.5 包含ESA和ETU的四能级速率方程 |
| 3.6 超高斯抽运模型对激光器性能的影响 |
| 3.6.1 泵浦功率对粒子比率的影响 |
| 3.6.2 泵浦光斑半径对粒子比率的影响 |
| 3.6.3 模式交叠率对粒子比率的影响 |
| 3.6.4 泵浦功率对输出功率的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 激光器热效应分析 |
| 4.1 工作物质温度分布 |
| 4.2 热透镜效应 |
| 4.3 热致衍射损耗 |
| 4.3.1 泵浦光高斯分布 |
| 4.3.2 泵浦光超高斯分布 |
| 4.4 热沉积百分比 |
| 4.5 改善热效应的方法 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 全固态1342 nm Nd:GdVO_4激光器输出特性的优化 |
| 5.1 泵浦光强度分布测量 |
| 5.1.1 常用测量技术 |
| 5.1.2 测量原理 |
| 5.1.3 实验测量方案 |
| 5.1.4 实验测量 |
| 5.2 谐振腔腔型分析 |
| 5.3 端面泵浦1342 nm Nd:GdVO_4激光器实验研究 |
| 5.3.1 热沉积百分比实验测量 |
| 5.3.2 全固态Nd:GdVO_4激光器输出特性测量 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
（4）超宽光谱飞秒激光的产生、放大及载波包络相移控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 飞秒脉冲激光的研究进展 |
| 1.2 飞秒激光脉冲的产生机理 |
| 1.2.1 锁模的基本原理 |
| 1.2.2 克尔透镜原理 |
| 1.2.3 同步泵浦锁模原理 |
| 1.3 飞秒激光载波包络相移测量与控制方法 |
| 1.3.1 载波包络相移概述 |
| 1.3.2 载波包络相移测量方法 |
| 1.3.3 载波包络相移控制方法 |
| 1.4 薄片激光器的研究进展 |
| 1.4.1 薄片激光器的特点 |
| 1.4.2 薄片振荡器的研究进展 |
| 1.4.3 薄片放大器的研究进展 |
| 1.5 本论文的主要研究内容与研究意义 |
| 第二章 飞秒脉冲放大技术与色散管理 |
| 2.1 啁啾脉冲放大技术原理 |
| 2.2 飞秒光学中的色散理论 |
| 2.3 啁啾脉冲放大系统中的各模块单元与色散计算 |
| 2.3.1 飞秒激光振荡器 |
| 2.3.2 CPA系统中的展宽器与色散计算 |
| 2.3.3 CPA系统中的放大器类型与色散计算 |
| 2.3.4 CPA系统中的压缩器与其色散计算 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 高平均功率飞秒钛宝石振荡器实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高平均功率飞秒钛宝石振荡器的设计与实现 |
| 3.2.1 光学元件的设计与选取 |
| 3.2.2 激光谐振腔的设计模拟和分析 |
| 3.3 高平均功率飞秒钛宝石振荡器的实验装置及测量结果 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 兆瓦峰值功率倍频程钛宝石激光器设计与实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 克尔透镜锁模谐振腔的一般性设计原则 |
| 4.2.1 固态激光谐振腔的腔型比较 |
| 4.2.2 克尔透镜谐振腔的最优化设计 |
| 4.2.3 固态激光谐振腔的像散及其补偿 |
| 4.2.4 超短脉冲激光振荡器的色散补偿方案 |
| 4.3 飞秒激光振荡器腔内非线性光谱展开研究 |
| 4.4 兆瓦峰值功率倍频程钛宝石振荡的实验与结果分析 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 基于自差频方法的超短脉冲载波包络相移测量与控制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 自差频测量载波包络相移的设计与实现 |
| 5.3 飞秒光学频率梳的CEO测量及锁定结果 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 千赫兹飞秒钛宝石再生放大及薄片放大方案实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 千赫兹环形再生放大实验研究 |
| 6.2.1 环形再生腔腔行设计 |
| 6.2.2 千赫兹环形再生放大系统的搭建与调节 |
| 6.2.3 千赫兹环形再生放大的实验结果与分析 |
| 6.3 千赫兹钛宝石薄片再生放大实验研究 |
| 6.3.1 钛宝石薄片的热分布分析 |
| 6.3.2 钛宝石薄片再生腔腔型和多通泵浦结构的设计 |
| 6.3.3 钛宝石薄片再生放大系统的搭建与调节 |
| 6.3.4 钛宝石薄片再生放大的实验结果与分析 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）保偏光纤锁模脉冲注入的高重频单晶光纤再生放大器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 超短脉冲激光器的研究意义 |
| 1.2 锁模光纤激光器发展概况 |
| 1.2.1 基于实体可饱和吸收体的锁模光纤激光器研究现状 |
| 1.2.2 基于虚拟可饱和吸收体的锁模光纤激光器研究现状 |
| 1.3 超短脉冲再生放大器研究现状 |
| 1.4 论文主要研究工作与创新 |
| 第2章 锁模光纤激光器和再生放大器的基础理论 |
| 2.1 光在光纤中传输的基本理论 |
| 2.1.1 非线性薛定谔方程的数值方法 |
| 2.1.2 光纤的色散 |
| 2.1.3 光纤的非线性 |
| 2.2 锁模光纤激光器的基本理论 |
| 2.2.1 锁模的建立 |
| 2.2.2 可饱和吸收体 |
| 2.2.3 非线性环路反射镜被动锁模 |
| 2.2.4 非线性偏振旋转被动锁模 |
| 2.3 可用于再生放大的光纤放大器 |
| 2.3.1 峰值功率和脉冲能量的局限性 |
| 2.3.2 平均功率的限制 |
| 2.3.3 光纤脉冲放大总结 |
| 2.4 可用于再生放大的固体放大器 |
| 2.4.1 棒状晶体 |
| 2.4.2 板条 |
| 2.4.3 碟片 |
| 2.4.4 单晶光纤 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 锁模光纤激光器研究 |
| 3.1 色散相关的锁模脉冲特征分析及实验研究 |
| 3.1.1 锁模光纤激光器中的脉冲演化 |
| 3.1.2 全正色散耗散孤子锁模实验装置的搭建 |
| 3.1.3 全正色散耗散孤子锁模实验结果及分析 |
| 3.1.4 色散管理孤子锁模实验结果及分析 |
| 3.2 保偏的全光纤结构被动锁模振荡器研究 |
| 3.2.1 保偏的全光纤结构被动锁模理论及模拟 |
| 3.2.2 保偏的全光纤结构被动锁模振荡器实验设置和结果分析 |
| 3.2.3 保偏的全光纤结构高能量类噪声脉冲振荡器 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 高重频Yb:YAG单晶光纤再生放大器研究 |
| 4.1 再生放大器工作原理 |
| 4.1.1 TEM_(00)模空间传输特性 |
| 4.1.2 光束质量M~2 |
| 4.1.3 光的偏振态 |
| 4.1.4 电光效应 |
| 4.1.5 Yb激光增益材料 |
| 4.1.6 Yb:YAG |
| 4.1.7 再生腔种子注入和能量提取 |
| 4.2 940 nm泵浦的高重复频率Yb:YAG单晶光纤再生放大器 |
| 4.2.1 种子振荡器实验设置及输出结果 |
| 4.2.2 Yb:YAG棒状晶体再生腔实验设置 |
| 4.2.3 Yb:YAG单晶光纤再生腔实验设置 |
| 4.2.4 Yb:YAG单晶光纤再生腔加载普克尔盒 |
| 4.2.5 高重复频率Yb:YAG单晶光纤再生放大器实验装置设置 |
| 4.2.6 高重复频率Yb:YAG单晶光纤再生放大器输出结果及分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 高重复频率再生放大器应用 |
| 5.1 高重复频率再生放大器在卫星激光测距的应用 |
| 5.1.1 基于光纤种子源的Nd:YVO_4高重频再生放大器 |
| 5.1.2 上海天文台卫星测距应用 |
| 5.2 高重复频率再生放大器在泵浦充气空芯反谐振光纤中的应用 |
| 5.2.1 再生放大器泵浦充气空芯反谐振光纤的拉曼激光器 |
| 5.2.2 再生放大器泵浦充气空芯反谐振光纤的自相位调制现象 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间所发表的学术论文 |
| 致谢 |
（6）全固态拉曼锁模激光器的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 全固态激光器发展概述 |
| 1.2 全固态锁模激光器发展概况 |
| 1.2.1 Cr~(4+):YAG被动锁模发展概况4 |
| 1.2.2 半导体可饱和吸收镜被动锁模发展概况 |
| 1.3 全固态拉曼激光器发展概况 |
| 1.3.1 全固态连续拉曼激光器发展概况 |
| 1.3.2 全固态脉冲拉曼激光器发展概况 |
| 1.4 全固态拉曼锁模激光器发展概况 |
| 1.5 论文的主要工作及各章研究内容 |
| 第2章 锁模激光器基本原理 |
| 2.1 锁模的基本原理 |
| 2.2 被动锁模工作原理及脉冲演化过程 |
| 2.3 Cr~(4+):YAG晶体性质及被动锁模原理 |
| 2.4 半导体可饱和吸收镜锁模原理 |
| 2.4.1 半导体可饱和吸收镜基本结构 |
| 2.4.2 半导体可饱和吸收镜时间特性和宏观特性 |
| 2.4.3 连续锁模条件及自调Q的抑制 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 受激拉曼散射及其光束自清洁现象 |
| 3.1 受激拉曼散射 |
| 3.2 受激拉曼散射光束自清洁效应 |
| 3.2.1 受激拉曼散射光束自清洁效应发展概况 |
| 3.2.2 受激拉曼散射光束自清洁效应原理 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 端面泵浦Nd:YVO_4皮秒锁模激光器 |
| 4.1 热效应分析 |
| 4.1.1 热透镜理论 |
| 4.1.2 热透镜焦距计算 |
| 4.2 基于Cr~(4+): YAG的 Nd: YVO_4调Q锁模皮秒激光器 |
| 4.2.1 直腔Nd: YVO_4/Cr~(4+): YAG调 Q锁模皮秒激光器 |
| 4.2.1.1 实验装置及谐振腔设计 |
| 4.2.1.2 实验结果及分析 |
| 4.2.2 V型腔Nd: YVO_4/Cr~(4+): YAG调 Q锁模皮秒激光器 |
| 4.2.2.1 实验装置及谐振腔设计 |
| 4.2.2.2 实验结果及分析 |
| 4.2.3 Z型腔Nd: YVO_4/Cr~(4+): YAG调 Q锁模皮秒激光器 |
| 4.2.3.1 实验装置及谐振腔设计 |
| 4.2.3.2 实验结果及分析 |
| 4.3 基于SESAM的 Nd:YVO_4连续锁模皮秒激光器 |
| 4.3.1 实验装置及谐振腔设计 |
| 4.3.2 实验结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 端面泵浦Nd: YVO_4/Cr~(4+): YAG拉曼锁模激光器 |
| 5.1 YVO_4拉曼晶体介绍及其拉曼热透镜焦距计算 |
| 5.2 基于Cr~(4+): YAG的 Nd: YVO_4/YVO_4调Q锁模内腔拉曼激光器 |
| 5.2.1 实验装置及谐振腔设计 |
| 5.2.2 实验结果及分析 |
| 5.3 基于Cr~(4+): YAG的 Nd: YVO_4/YVO_4复合腔1176 nm拉曼调Q锁模激光器 |
| 5.3.1 实验装置及谐振腔设计 |
| 5.3.2 实验结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（7）高功率Tm：YAP锁模激光器关键技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1.引言 |
| 1.1. 高功率Tm:YAP锁模激光器研究背景和意义 |
| 1.2. 短波红外锁模激光器国内外研究历史与现状 |
| 1.2.1. 除Tm:YAP锁模激光器的国内外研究历史与现状 |
| 1.2.2. Tm:YAP激光器国内外研究现状 |
| 1.3. 短波红外锁模激光器研究存在的问题 |
| 2.Tm:YAP激光晶体的特性研究 |
| 2.1. Tm3+离子的能级结构研究 |
| 2.2. Tm:YAP激光晶体的物理结构 |
| 2.3. Tm:YAP激光晶体折射率和色散特性研究 |
| 2.4. Tm:YAP激光晶体的光学和激光特性 |
| 2.4.1. 吸收光谱 |
| 2.4.2. 发射光谱 |
| 2.5. Tm:YAP激光晶体的热透镜效应 |
| 2.6. 本章小结 |
| 3.Tm:YAP锁模激光器理论研究 |
| 3.1. 锁模基本原理 |
| 3.2. Tm:YAP锁模激光器锁模器件研究 |
| 3.2.1. SESAM锁模研究 |
| 3.2.2. 碳纳米管锁模研究 |
| 3.3. Tm:YAP激光器速率方程理论 |
| 3.4. Tm:YAP激光器谐振腔的优化设计 |
| 3.4.1. 直型腔激光器研究 |
| 3.4.2. 折叠腔激光器研究 |
| 3.5. 本章小结 |
| 4.固体激光器色散补偿研究 |
| 4.1. 色散理论研究 |
| 4.2. 常用色散补偿器件研究 |
| 4.2.1. 棱镜对 |
| 4.2.2. Gires-Tournois反射镜 |
| 4.2.3. 光栅对 |
| 4.3. Tm:YAP激光器色散补偿的研究 |
| 4.4. 本章小结 |
| 5.Tm:YAP锁模激光器实验研究 |
| 5.1. Tm:YAP锁模激光器实验研究方案 |
| 5.2. Tm:YAP锁模激光器实验装置 |
| 5.3. Tm:YAP锁模激光器谐振腔稳区及光斑半径变化研究 |
| 5.4. 本章小结 |
| 6.结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）二极管泵浦的Nd掺杂铝酸盐无序晶体脉冲激光特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超快激光的研究意义 |
| 1.2 锁模技术的发展 |
| 1.3 1μm波段无序晶体的性能及研究进展 |
| 1.4 本文主要内容和创新点 |
| 第二章 被动锁模理论及色散补偿理论 |
| 2.1 锁模的基本理论 |
| 2.2 SESAM介绍 |
| 2.2.1 SESAM的结构 |
| 2.2.2 SESAM的宏观特性 |
| 2.3 锁模建立时间和抑制自调Q |
| 2.4 色散分析及补偿 |
| 2.4.1 色散分析 |
| 2.4.2 棱镜对补偿色散 |
| 2.4.3 GTI镜补偿色散 |
| 2.4.4 啁啾镜补偿色散 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 LD泵浦Nd:LMA超快激光特性研究 |
| 3.1 Nd:LMA无序晶体特性 |
| 3.2 LD泵浦Nd:LMA连续激光器 |
| 3.2.1 实验设计 |
| 3.2.2 实验结果与讨论 |
| 3.3 LD泵浦Nd:LMA皮秒锁模激光器 |
| 3.3.1 实验设计 |
| 3.3.2 实验结果和讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 LD泵浦Nd:ASL超快激光特性研究 |
| 4.1 Nd:ASL无序晶体特性 |
| 4.2 LD泵浦Nd:ASL连续激光器 |
| 4.2.1 实验设计 |
| 4.2.2 实验结果与讨论 |
| 4.3 LD泵浦Nd:ASL皮秒锁模激光器 |
| 4.3.1 实验设计 |
| 4.3.2 实验结果与讨论 |
| 4.4 LD泵浦Nd:ASL飞秒锁模激光器 |
| 4.4.1 实验设计 |
| 4.4.2 实验结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 存在不足与展望 |
| 参考文献 |
| 指导教师对研究生学位论文的学术评语 |
| 答辩委员会决议书 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
（9）基于Tm：YAP晶体自调Q激光脉冲放大特性实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 自调Q技术的发展现状 |
| 1.3 激光放大系统的发展现状 |
| 1.4 本论文的选题意义和主要工作 |
| 第2章 Tm: YAP自调Q主振荡级脉冲输出特性研究 |
| 2.1 自调Q理论基本原理 |
| 2.2 主振荡级自调Q速率方程 |
| 2.3 主振荡级结构设计 |
| 2.3.1 Tm: YAP热透镜效应分析 |
| 2.3.2 自调Q激光器谐振稳定性分析 |
| 2.3.3 自调Q实验装置 |
| 2.4 主振荡级自调Q输出特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 放大级晶体热沉积分布 |
| 3.1 激光放大器介绍 |
| 3.1.1 脉冲时间区分 |
| 3.1.2 放大方式区分 |
| 3.2 放大晶体热沉积模型建立 |
| 3.2.1 放大晶体的选择 |
| 3.2.2 Tm: YAP晶体的物理特性 |
| 3.2.3 放大器晶体热分布模型 |
| 3.3 晶体受热模型的求解 |
| 3.3.1 计算方法的选择 |
| 3.3.2 模型求解 |
| 3.4 放大晶体的优化 |
| 3.5 晶体受热分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 Tm: YAP自调Q脉冲放大器 |
| 4.1 影响放大器的因素 |
| 4.1.1 介质端面反馈 |
| 4.1.2 级间隔离 |
| 4.1.3 级间匹配级 |
| 4.1.4 泵浦时间的匹配 |
| 4.2 放大效果数学模型 |
| 4.3 行波放大器系统结构设计 |
| 4.4 结果分析 |
| 4.4.1 激光通过放大级晶体的损耗 |
| 4.4.2 放大效果 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）基于稀土掺杂氟化钙/锶晶体的中红外激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 中红外2-3μm波段激光的应用 |
| 1.2 2-3μm波段激光的产生途径 |
| 1.3 铥/铒离子掺杂基质材料的研究进展 |
| 1.3.1 铥离子(Tm~(3+))掺杂晶体材料的研究进展 |
| 1.3.2 铒离子(Er~(3+))掺杂基质材料的研究进展 |
| 1.3.3 氟化钙/锶晶体在中红外波段的优势 |
| 1.4 铥/铒离子掺杂超短脉冲激光器的研究进展 |
| 1.4.1 铥离子掺杂2μm超短脉冲激光器的研究进展 |
| 1.4.2 铒离子掺杂2.8μm脉冲激光器的研究进展 |
| 1.5 短脉冲和超短脉冲激光调制技术 |
| 1.5.1 调Q技术 |
| 1.5.2 锁模技术 |
| 1.5.3 SESAM被动锁模理论 |
| 1.6 本论文的主要研究工作及创新点 |
| 第二章 LD泵浦Tm~(3+)掺杂氟化钙晶体脉冲激光特性研究 |
| 2.1 Tm:CaF_2 晶体的光谱特性研究 |
| 2.2 Tm:CaF_2 晶体的连续及调谐激光特性研究 |
| 2.3 Tm:CaF_2 晶体被动调Q激光器的研究 |
| 2.4 Tm:CaF_2 晶体SESAM锁模超快激光特性研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 Er~(3+)掺杂氟化钙/锶晶体2.8μm连续激光特性研究 |
| 3.1 Er~(3+)掺杂2.8μm激光器的发展瓶颈 |
| 3.2 Er~(3+)与CaF_2/SrF_2 的优势互补 |
| 3.3 传统泵浦方式下的2.8μm连续激光特性研究 |
| 3.3.1 Er:CaF_2 晶体的2.8μm连续激光性能研究 |
| 3.3.2 Er与 Gd/La共掺CaF_2晶体的2.8μm连续激光性能研究 |
| 3.3.3 Er:SrF_2 晶体的2.8μm连续激光性能研究 |
| 3.3.4 Er:Ca_xSr_(1-x) F_2 混晶的2.8μm连续激光性能研究 |
| 3.4 上转换泵浦方式下的2.8μm连续激光特性研究 |
| 3.5 本章小节 |
| 第四章 LD泵浦掺Er~(3+)氟化钙/锶晶体2.8μm调 Q激光器研究 |
| 4.1 中红外2.8μm波段的可饱和吸收体材料 |
| 4.2 LD泵浦2.8μm自调Q脉冲激光器的研究 |
| 4.3 基于黑磷可饱和吸收体的2.8μm被动调Q激光器 |
| 4.4 基于铋烯可饱和吸收体的2.8μm调 Q激光特性研究 |
| 4.5 基于MXene可饱和吸收体的2.8μm被动调Q激光器 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 LD泵浦掺Er~(3+)氟化钙锶混晶2.8μm超短脉冲激光特性研究 |
| 5.1 Er:Ca_(0.5)Sr_(0.5)F_2 混晶的光谱特性研究 |
| 5.2 LD泵浦Er:Ca_xSr_(1-x) F_2 混晶的2.8μm连续激光特性研究 |
| 5.3 基于SESAM的2.8μm调 Q锁模理论与实验研究 |
| 5.4 基于MXene吸收体的2.8μm调 Q锁模激光特性研究 |
| 5.5 基于克尔透镜效应的2.8μm自锁模激光特性研究 |
| 5.5.1 克尔透镜锁模 |
| 5.5.2 基于Er~(3+):CaF_2-SrF_2 混晶的2.8μm自锁模激光器研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 LD泵浦掺Er~(3+)氟化钙单晶光纤2.8μm激光特性研究 |
| 6.1 单晶光纤简介 |
| 6.2 Er~(3+):CaF_2 单晶光纤的光谱特性研究 |
| 6.3 LD泵浦Er~(3+):CaF_2 单晶光纤的连续和脉冲激光特性研究 |
| 6.3.1 Er~(3+):CaF_2 单晶光纤2.8μm连续激光特性研究 |
| 6.3.2 Er~(3+):CaF_2 单晶光纤2.8μm脉冲激光特性研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结和展望 |
| 7.1 研究内容及主要结论 |
| 7.2 不足之处及下一步计划 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参与的课题、获得的奖励及发表的论文 |
| 致谢 |
四、平均功率达到10W的Nd:YAG二极管泵浦被动锁模激光器（论文参考文献）
- [1]带内泵浦钬掺杂氟化物中红外激光器研究[D]. 张程. 山东师范大学, 2021(12)
- [2]1μm波段非线性镜锁模超快激光器研究[D]. 蔡芳馨. 山东师范大学, 2021(12)
- [3]基于超高斯泵浦光束的固体激光器运转模式研究[D]. 张勋. 西安工业大学, 2021(02)
- [4]超宽光谱飞秒激光的产生、放大及载波包络相移控制研究[D]. 蒋建旺. 西安电子科技大学, 2020(02)
- [5]保偏光纤锁模脉冲注入的高重频单晶光纤再生放大器研究[D]. 彭志刚. 北京工业大学, 2020(06)
- [6]全固态拉曼锁模激光器的研究[D]. 王靖博. 天津大学, 2020(02)
- [7]高功率Tm：YAP锁模激光器关键技术研究[D]. 张志恒. 北京交通大学, 2020(03)
- [8]二极管泵浦的Nd掺杂铝酸盐无序晶体脉冲激光特性研究[D]. 陈章云. 深圳大学, 2020(10)
- [9]基于Tm：YAP晶体自调Q激光脉冲放大特性实验研究[D]. 张仲磷. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [10]基于稀土掺杂氟化钙/锶晶体的中红外激光器研究[D]. 刘晶晶. 山东师范大学, 2020(08)