SESAM锁模500kHz、30W皮秒激光器的研制
发布时间：2022-09-27 16:50
随着激光加工产业的发展和进步,加工精细度的不断提高对激光器提出了更高的要求。为获得窄脉宽、稳定性良好的皮秒激光输出,使用可饱和吸收体进行锁模是一种行之有效的方式。本文研制了一台MOPA（Master Oscillator Power-Amplifier）结构的SESAM锁模超快激光器,在保持窄脉宽的同时获得了高功率、高光束质量的皮秒锁模激光输出,可以应用于激光微细加工、激光“冷加工”领域。具体研究工作如下:1.通过经验公式分析了影响SESAM锁模激光器输出功率的因素,并推导了种子源以及放大级的激光放大理论公式,通过MATLAB进行模拟分析得出输出光功率与泵浦光功率的近线性关系。2.研究了SESAM锁模的基本理论,详细介绍了可饱和吸收镜（SESAM）的各项宏观参数,包括饱和恢复时间、调制深度、非饱和损耗、饱和通量和饱和光强。3.通过建立激光入射Nd:YVO4晶体的稳态模型,研究了温度梯度与入射功率之间的关系。使用COMSOL模拟软件对分别对10W、30W、60W、120W入射功率条件下的热分布进行了模拟,得到了晶体处于稳态时的热分布特点和温度最高点处横、纵向的温度分...
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 锁模技术的发展
1.3 SESAM锁模超快激光器的特点
1.4 SESAM锁模超快固体激光器的应用
1.4.1 激光清洗
1.4.2 激光测距
1.4.3 激光“冷加工”
1.4.4 激光医疗
1.5 SESAM超快激光器国内外研究现状
1.5.1 国外研究现状
1.5.2 国内发展现状
1.6 本文主要研究内容
第2章 SESAM锁模超快皮秒激光器的放大理论和模拟
2.1 半导体可饱和吸收镜(SESAM)的宏观参数
2.2 被动锁模
2.2.1 SESAM锁模基本原理
2.2.2 锁模基本理论
2.3 种子源输出功率理论计算
2.4 放大系统放大传输基本理论
2.5 激光入射晶体的热效应模拟
2.5.1 模拟理论基础以及模型建立
2.5.2 热分布与时间的关系
2.5.3 热分布与激光功率的关系
2.6 本章小结
第3章 SESAM锁模皮秒种子源的实验研究
3.1 SESAM锁模皮秒种子源的实验结构与装置
3.2 SESAM锁模皮秒种子源的实验设备
3.3 SESAM锁模皮秒种子源的装调及结果分析
3.4 SESAM锁模种子源选单结构与装置
3.4.1 RTP晶体的宏观参数及特性
3.4.2 SESAM锁模种子源选单结构
3.5 本章小结
第4章 MOPA皮秒激光器实验研究
4.1 MOPA皮秒激光总体结构
4.2 一级皮秒放大器的实验研究
4.2.1 一级皮秒激光放大器的实验结构与装置
4.2.2 耦合系统对激光输出功率的影响
4.2.3 一级皮秒激光放大器的装调与结果分析
4.3 二级皮秒激光放大器的实验研究
4.3.1 二级皮秒激光放大器的实验结构
4.3.2 二级皮秒激光放大器的装调与结果分析
4.4 三级皮秒激光放大器的实验研究
4.4.1 三级皮秒激光放大器的实验结构
4.4.2 三级皮秒激光放大器的装调与结果分析
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于盖革APD阵列的微扫描激光成像技术[J]. 谢绍禹,赵毅强,王永乐,吕华,贾晓东. 红外与激光工程. 2018(12)
[2]9 W级高功率SESAM锁模Nd∶YVO4激光器[J]. 杨西光,王勇刚,王江,汪太进,陈振东. 聊城大学学报(自然科学版). 2018(04)
[3]国产千赫兹皮秒激光器在卫星激光测距领域的新进展[J]. 樊仲维,黄玉涛,张忠萍,闫莹,王江,邓华荣,龙明亮. 科学通报. 2018(31)
[4]皮秒激光加工研究进展与展望[J]. 李平雪,辛承聪,高健,张天松,肖坤,董雪岩,李舜,王婷婷,苏宁. 激光与红外. 2018(10)
[5]皮秒激光去除热轧钢板氧化层试验研究[J]. 常明,陈根余,周聪,彭檐波,熊彪,王刚. 应用激光. 2018(02)
[6]皮秒脉冲激光清洗铝合金工艺试验研究[J]. 周聪,王刚,陈根余,毛帅,常明,韦怡. 应用激光. 2018(02)
[7]皮秒激光的临床应用经验总结[J]. 严淑贤,卢忠. 中国激光医学杂志. 2018(02)
[8]多程激光放大系统的研究[J]. 是逸,崔丹阳,宇文子明,陈雨情,穆昊男,蒲欣,李业秋. 沈阳理工大学学报. 2018(01)
[9]光纤端面泵浦大能量皮秒激光器[J]. 张红梅,白振岙. 应用激光. 2018(01)
[10]电光调Q晶体研究进展[J]. 郑大怀,吴婧,商继芳,张玲,刘士国,孙军,孔勇发. 中国科学:技术科学. 2017(11)
博士论文
[1]新型高性能全光纤掺镱锁模激光器[D]. 陈河.国防科学技术大学 2016
[2]高亮度高增益全固态皮秒激光放大技术研究[D]. 王春华.浙江大学 2016
[3]基于二维纳米材料的光纤激光器研究[D]. 王庆凯.湖南大学 2015
[4]飞秒激光多维信息存储关键技术研究[D]. 胡衍雷.中国科学技术大学 2012
[5]频率精细可调谐布里渊光纤激光器及其在微波光子学中的应用[D]. 吴至境.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]基于新型金纳米材料的锁模激光器研究[D]. 欧阳雪莹.山东理工大学 2017
[2]全固态1.06um皮秒自锁模激光器的特性研究[D]. 袁瑞霞.北京交通大学 2016
[3]皮秒激光对金属材料微孔加工技术研究[D]. 姜靖.北京工业大学 2014
[4]皮秒激光加工系统与精细钻孔工艺的研究[D]. 段金鹏.北京工业大学 2012
本文编号：3681239
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 锁模技术的发展
1.3 SESAM锁模超快激光器的特点
1.4 SESAM锁模超快固体激光器的应用
1.4.1 激光清洗
1.4.2 激光测距
1.4.3 激光“冷加工”
1.4.4 激光医疗
1.5 SESAM超快激光器国内外研究现状
1.5.1 国外研究现状
1.5.2 国内发展现状
1.6 本文主要研究内容
第2章 SESAM锁模超快皮秒激光器的放大理论和模拟
2.1 半导体可饱和吸收镜(SESAM)的宏观参数
2.2 被动锁模
2.2.1 SESAM锁模基本原理
2.2.2 锁模基本理论
2.3 种子源输出功率理论计算
2.4 放大系统放大传输基本理论
2.5 激光入射晶体的热效应模拟
2.5.1 模拟理论基础以及模型建立
2.5.2 热分布与时间的关系
2.5.3 热分布与激光功率的关系
2.6 本章小结
第3章 SESAM锁模皮秒种子源的实验研究
3.1 SESAM锁模皮秒种子源的实验结构与装置
3.2 SESAM锁模皮秒种子源的实验设备
3.3 SESAM锁模皮秒种子源的装调及结果分析
3.4 SESAM锁模种子源选单结构与装置
3.4.1 RTP晶体的宏观参数及特性
3.4.2 SESAM锁模种子源选单结构
3.5 本章小结
第4章 MOPA皮秒激光器实验研究
4.1 MOPA皮秒激光总体结构
4.2 一级皮秒放大器的实验研究
4.2.1 一级皮秒激光放大器的实验结构与装置
4.2.2 耦合系统对激光输出功率的影响
4.2.3 一级皮秒激光放大器的装调与结果分析
4.3 二级皮秒激光放大器的实验研究
4.3.1 二级皮秒激光放大器的实验结构
4.3.2 二级皮秒激光放大器的装调与结果分析
4.4 三级皮秒激光放大器的实验研究
4.4.1 三级皮秒激光放大器的实验结构
4.4.2 三级皮秒激光放大器的装调与结果分析
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于盖革APD阵列的微扫描激光成像技术[J]. 谢绍禹,赵毅强,王永乐,吕华,贾晓东. 红外与激光工程. 2018(12)
[2]9 W级高功率SESAM锁模Nd∶YVO4激光器[J]. 杨西光,王勇刚,王江,汪太进,陈振东. 聊城大学学报(自然科学版). 2018(04)
[3]国产千赫兹皮秒激光器在卫星激光测距领域的新进展[J]. 樊仲维,黄玉涛,张忠萍,闫莹,王江,邓华荣,龙明亮. 科学通报. 2018(31)
[4]皮秒激光加工研究进展与展望[J]. 李平雪,辛承聪,高健,张天松,肖坤,董雪岩,李舜,王婷婷,苏宁. 激光与红外. 2018(10)
[5]皮秒激光去除热轧钢板氧化层试验研究[J]. 常明,陈根余,周聪,彭檐波,熊彪,王刚. 应用激光. 2018(02)
[6]皮秒脉冲激光清洗铝合金工艺试验研究[J]. 周聪,王刚,陈根余,毛帅,常明,韦怡. 应用激光. 2018(02)
[7]皮秒激光的临床应用经验总结[J]. 严淑贤,卢忠. 中国激光医学杂志. 2018(02)
[8]多程激光放大系统的研究[J]. 是逸,崔丹阳,宇文子明,陈雨情,穆昊男,蒲欣,李业秋. 沈阳理工大学学报. 2018(01)
[9]光纤端面泵浦大能量皮秒激光器[J]. 张红梅,白振岙. 应用激光. 2018(01)
[10]电光调Q晶体研究进展[J]. 郑大怀,吴婧,商继芳,张玲,刘士国,孙军,孔勇发. 中国科学:技术科学. 2017(11)
博士论文
[1]新型高性能全光纤掺镱锁模激光器[D]. 陈河.国防科学技术大学 2016
[2]高亮度高增益全固态皮秒激光放大技术研究[D]. 王春华.浙江大学 2016
[3]基于二维纳米材料的光纤激光器研究[D]. 王庆凯.湖南大学 2015
[4]飞秒激光多维信息存储关键技术研究[D]. 胡衍雷.中国科学技术大学 2012
[5]频率精细可调谐布里渊光纤激光器及其在微波光子学中的应用[D]. 吴至境.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]基于新型金纳米材料的锁模激光器研究[D]. 欧阳雪莹.山东理工大学 2017
[2]全固态1.06um皮秒自锁模激光器的特性研究[D]. 袁瑞霞.北京交通大学 2016
[3]皮秒激光对金属材料微孔加工技术研究[D]. 姜靖.北京工业大学 2014
[4]皮秒激光加工系统与精细钻孔工艺的研究[D]. 段金鹏.北京工业大学 2012
本文编号：3681239
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