tmyag激光器主动锁模技术的研究

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1、硕士学位论文Tm:YAG激光器主动锁模技术的研究STUDYONTHETECHNOLOGYOFACTIVELYMODE-LOCKEDTm:YAGLASER白爽哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TN248.1学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开工学硕士学位论文Tm:YAG激光器主动锁模技术的研究硕士研究生：白爽导师：鞠有伦教授申请学位：工学硕士学科：物理电子学所在单位：光电子信息科学与技术系答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN248.1U.D.C.:535DissertationfortheMaster’

2、sDegreeinEngineeringSTUDYONTHETECHNOLOGYOFACTIVELYMODE-LOCKEDTm:YAGLASERCandidate:BaiShuangSupervisor:Prof.JuYoulunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:PhysicalElectronicsAffiliation:DepartmentofOpto-electronicsInformationScienceandTechnologyDateofOralExamination:June,2016U

3、niversity:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要2µm波段激光处于人眼安全范围，可应用在医疗、环境监测、材料加工、通信等方面。超短脉冲由于具有极窄的脉冲宽度、很高的峰值功率，使其在生物组织的微加工、新型光子器件的制作等方面都有重要的应用。本论文所研究的激光既具有2µm波段激光的特性，又具有超短脉冲的特性，因此具有十分重要的应用价值和研究价值。本论文的主要目的就是运用主动锁模技术，获得Tm:YAG晶体的声光主动锁模脉冲。本论文首先分析了Tm:YAG固体激光器的发展情况以及2µm波段锁模激光器的发展情况。同时，分析了Tm:

4、YAG晶体的一些特性，包括光学和光谱特性、物理和化学特性，根据其吸收谱，确定实验所用的泵浦源为785nm的半导体激光器。3+根据Tm的能级结构，获得Tm:YAG固体激光器的速率方程，并根据所得出的速率方程理论，对Tm:YAG激光器的阈值进行了分析。同时，对Tm:YAG晶体进行了热场理论分析，并通过搭建简单的谐振腔，对晶体热焦距进行了测量，另一方面，运用“光束质量反推法”，对测量结果进行了验证。其次，分析了锁模的基本原理，并对主动锁模原理进行了着重分析，包括对锁模过程的时域和频域的分析，相位调制原理和振幅调制原理的分析，以及主动锁模激光器的脉宽分析。并分析了锁模谐振腔的设计原理，

5、通过对谐振腔参数的分析，得出各个参数的理论数值。从而确定实验所需的谐振腔的具体结构。最后，根据设计好的谐振腔结构，搭建完整的实验装置，对弛豫振荡现象进行了验证与测量。通过谐振腔的调节，以及对锁模驱动器的调试，实现腔长与载波频率相匹配，获得连续锁模脉冲。同时，分析了连续运转状态以及锁模运转状态的输出特性，包括功率输出特性、输出波长、时域波形、频谱图以及光斑图等，最后得到了0.95W，中心波长2012.5nm，重频84.066MHz，脉宽458.3ps的锁模2脉冲光输出，光束质量因子M=1.37。关键词：2µm波段激光；超短脉冲；主动锁模；Tm:YAG激光器-I-哈尔滨工业大学工学

6、硕士学位论文Abstract2μmlaserisinthebandofeyesafe,soitcanbeusedformedicine,environmentalmonitoring,materialprocessing,communicationandsoon.Ultrashortpulseshavetheextensiveapplicationinmanyfieldssuchasmicromachiningofbiologicaltissuesbecauseofitsverynarrowpulsewidth,highpeakpower.Thelaserthatweresea

7、rchedcombinestheadvantagesoftheabovetwoaspects,soithasmoreimportantresearchvalueandapplicationvalue.ThemainpurposeofthisarticleistoobtaintheultrashortpulseofTm:YAGlaserusingactivemodelockingtechnology.Firstly,weintroducedthecurrentresearchsituation