全固化Yb雷射泵浦的高功率飛秒光學參量振盪器研究

《全固化Yb雷射泵浦的高功率飛秒光學參量振盪器研究》是依託西安電子科技大學，由朱江峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：全固化Yb雷射泵浦的高功率飛秒光學參量振盪器研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：朱江峰
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

同步泵浦的飛秒光學參量振盪器是獲得從紫外到中紅外波段超快雷射的有效手段。此前的研究主要利用飛秒鈦寶石振盪器為泵浦源，其輸出功率較低，且結構複雜、價格昂貴。基於我們在二極體泵浦鎖模Yb雷射器和鈦寶石同步泵浦飛秒光學參量振盪器的良好研究基礎，計畫開展高功率全固化Yb雷射泵浦的近紅外飛秒光學參量振盪器的研究。利用平均功率為5 W、脈衝寬度為300 fs、波長在1 μm附近的飛秒Yb雷射器作為泵浦源，研究高輸出功率的飛秒光學參量振盪器，實現脈衝寬度約為300 fs、平均功率為瓦級，波長範圍1.3-2.0 μm連續可調諧的近紅外超快雷射輸出。本項目涉及到寬頻相位匹配技術、色散控制、精密雷射同步等關鍵科學和技術問題，是具有創新意義的工作，不僅可以實現更高功率的可調諧近紅外超快雷射，而且可以有效降低成本，在許多研究領域具有廣泛的套用前景。

結題摘要

同步泵浦的飛秒光學參量振盪器是獲得從紫外到中遠紅外波段超快相干光源的有效手段。此前的研究主要利用飛秒鈦寶石振盪器為泵浦源，其輸出功率較低，且價格昂貴。基於我們在二極體泵浦鎖模Yb雷射器和鈦寶石同步泵浦飛秒光學參量振盪器的良好研究基礎，本項目開展了全固態飛秒Yb振盪器同步泵浦的光學參量振盪器研究。首先基於半導體可飽和吸收鏡（SESAM）被動鎖模技術，在一系列國產新型Yb摻雜雷射晶體和陶瓷介質中實現了穩定的大功率飛秒雷射脈衝；系統掌握了二極體泵浦全固態雷射器的克爾透鏡鎖模（KLM）技術，可以在1 µm波段獲得脈衝寬度小於100 fs的超短脈衝雷射，特別是在二極體泵浦Yb:CYA雷射器中，獲得了脈衝寬度僅為33 fs的實驗結果，這是目前利用二極體泵浦Yb摻雜固體雷射器得到的最短脈衝寬度。然後利用2 W平均功率的飛秒Yb:LYSO雷射器同步泵浦周期極化鈮酸鋰（PPLN）晶體，實現了飛秒光學參量振盪。信號光的調諧範圍為1428-1763 nm，最大輸出功率為355 mW（1628 nm）。進一步通過信號光的腔內倍頻，實現了767-874 nm的波長調諧範圍，最大輸出功率為180 mW（798 nm），典型的脈衝寬度為313 fs。本項目成功實現了全固化Yb雷射器同步泵浦的飛秒光學參量振盪器以及腔內倍頻，為獲取可調諧近紅外超快雷射提供了技術基礎，並且可以進一步擴展至紫外-可見以及中紅外波段，在飛秒光學頻率梳、超快光譜學、大氣探測等領域具有潛在的套用前景。