基于自锁模与自受激拉曼散射效应的新型激光器件研究

拉曼散射不仅可以实现激光的非线性频率变换，还可以实现脉冲宽度的有效压缩。全固态自受激拉曼激光器具有体积小、结构紧凑、效率高、稳定性好等明显的优点，在实际应用中具有更重要的意义。纳秒量级和连续波的自受激拉曼激光器研究较多，而具有重要应用价值的皮秒量级的自受激拉曼激光器研究才刚刚起步。本课题创新性的将自锁模与自受激拉曼频移技术有效结合，将自锁模激光晶体与自受激拉曼散射晶体合二为一，研制小型化、窄脉宽、实用化的皮秒级588nm黄光及 1.5μm人眼安全波段新型激光器件。建立新型理论模型，分析在激光晶体内同时实现自锁模及自受激拉曼散射的动力学过程，明确拉曼介质对皮秒激光的散射效应和拉曼散射对皮秒脉冲的压缩机制；优化设计谐振腔，平衡自锁模和自受激拉曼散射两种效应，实现稳定的皮秒级拉曼散射激光连续锁模运转；通过拉曼散射对脉冲的压缩作用，将脉宽有效压缩。

受激拉曼散射技术可以有效拓展全固态激光器的输出波长，尤其是可以实现两个重要波长（589nm黄光和1.5微米激光）的有效输出，而结合自受激拉曼技术可以进一步实现该类激光器的高效率、紧凑化、实用化。纳秒级和连续波的全固态自受激拉曼激光器研究较多，本课题重点研究了皮秒级自受激拉曼激光器。和频技术产生589nm激光，在脉冲、尤其是皮秒激光领域存在着“脉冲同步”的技术难题，结构也相对复杂，通过自受激拉曼散射再倍频，是获得小型化黄光激光器的有效方法，近年来发展迅速，有重要的学术价值和实际应用意义。.本课题针对皮秒自受激拉曼激光器主要开展了以下方面的研究：.1.将自锁模与自受激拉曼散射技术有效结合，将自锁模晶体与自受激拉曼散射晶体合二为一，优化激光器设计，平衡自锁模和自受激拉曼散射两种效应，成功实现了新型皮秒1.17微米拉曼激光输出，为进一步实现超紧凑型皮秒黄光激光器奠定基础，具有重要的理论意义和学术价值，验证了课题申报时想法的可行性，肯定了我们的设想。.2.本课题利用Cr:YAG锁模技术、自受激拉曼散射技术和倍频技术相结合，成功实现了有效的皮秒黄光输出，在国际上首次报道了该领域的研究成果，为实现小型化、实用型皮秒黄光激光器提供了一种有效的方法，具有重要的学术价值和应用前景。.3.结合SESAM锁模和自受激拉曼技术，自行设计了一种新型谐振腔，在器件指标要求较低的情况下，成功实现了1.17微米皮秒激光输出，为产生连续锁模皮秒黄光奠定基础。.4.对利用锁模技术和自受激拉曼技术产生1.5微米皮秒激光进行了初步研究。分别实现了基于自锁模和V:YAG锁模的高频皮秒1.3微米激光输出，为进一步实现小型化皮秒1.5微米拉曼激光器奠定基础。