皮秒激光器研制.doc

理学学士学位论文 皮秒激光器的研制 商丰瑞 北京工业大学 2010年5月 北京工业大学 毕业设计（论文）任务书 题目 皮秒激光器的研制 专业 应用物理学 学号 姓名 商丰瑞 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 利用半导体可饱和吸收镜（SESAM）锁模可以实现稳定的小于10皮秒的锁模激光脉冲输出，再通过再生放大、多通放大等放大技术，获得较大能量的超短皮秒激光脉冲的输出。超短脉冲激光由于脉冲宽度窄，峰值功率高，在国防、科研等许多领域得到应用。本课题的研究结果将对SESAM锁模机理、皮秒激光放大技术方面打下一个坚实的理论和实验基础，具有理论研究意义和实际应用价值。 本课题的研究内容包括：1）SESAM锁模原理及实验研究。2）皮秒激光放大技术及实验研究。 要求学生掌握光学、激光原理及激光器件的基本知识。 主要参考资料 [1]周炳琨等著，激光原理，国防工业出版社，2000 [2][美]W. Koechner著，固体激光工程，科学出版社，2002 完成期限： 2010年6月10日 指导教师签章： 专业负责人签章： 2010年1月10日 摘要 皮秒脉冲激光由于脉宽窄，峰值功率高，在国防、科研等许多领域得到广泛应用, 成为目前激光领域的研究热点。 激光晶体增益介质是激光器的核心部件，它的光谱和物理特性决定了激光器系统的整体设计和输出特性。在众多激光晶体中，掺钕离子的氟化钇锂（Nd:YLF）晶体因其弱的热透镜效用、大的增益线宽、强的自然偏振振荡和很高的储能性等特性，已广泛地应用于皮秒锁模等各种激光器件中。在激光二极管(LD)端面抽运下，Nd∶YLF晶体能够输出波长为1053nm的激光脉冲。 通过成熟的SESAM锁模技术，可轻易获得十分稳定的皮秒脉冲激光。SESAM锁模与其它锁模元件相比，它的结构简单并且稳定可靠，大大简化了锁摸激光器的内部结构，增加了实用性，从而使超短激光脉冲得到了更广泛的应用和飞速发展。SESAM锁模谐振腔有多种结构，其中直腔结构谐振腔稳区范围大，很容易实现激光振荡，为锁模提供了有利条件。 由于SESAM锁模后输出的皮秒脉冲激光能量十分小（纳焦量级），不利于实际应用，最后通过再生放大技术，可将锁模后的皮秒激光脉冲能量放大到毫焦能量，放大倍数达到106。 本文对LD泵浦Nd:YLF晶体全固化SESAM锁模激光器和再生放大技术进行了理论和实验上的研究。测量了泵浦电流与锁模输出功率，以及泵浦电流与再生放大后输出脉冲能量之间的关系。为进一步研究SESAM锁模和再生放大技术奠定了基础。 关键字：Nd:YLF晶体,SESAM锁模,再生放大技术,皮秒脉冲，全固态 ABSTRACT As the narrow pulse-width, high peak power, picoseconds pulsed laser has been widely used in defense, scientific research and other fields. Now, it has became the focus of the laser research field. Laser crystal gain medium is the core component of its spectrum, which determined the physical properties of the overall laser system design and output characteristics. Among the laser crystals, Nd: YLF crystal because of its weak thermal lens effect, a large gain line width, intensity of natural polarization oscillations and high energy storage and other characteristics, have been widely used in picoseconds mode-locked, etc. In the laser diode (LD) pumped, the crystal (Nd: YLF) can output wavelength of 1053nm laser pulse. By the mature SESAM mode-locking technique, it’s easy to obtain a stable picoseco