激光二极管抽运的YbGSO飞秒激光器.pdf

激光二极管抽运的Yb：GSO飞秒激光器 李文雪，郝强，翟惠，丁良恩，曾和平 (华东师范大学光谱学与波谱学教育部重点实验室，上海200062) 赵广军，严成锋，苏良碧，徐军 (中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800) 摘要：报道了激光二极管抽运的以掺Yb介质硅酸钆晶体为增益介质的飞秒 mW 有最大能级分裂的掺Yb材料之一。在抽运功率为3．9W时，得到396 的连续锁模激光输出，重复频率为99MHz。连续锁模的中心波长为1031IlHl， fs。 半高宽为4．6nnl，相应的脉冲宽度为343 关键词：激光器；半导体激光器抽运：锁模；Yb：GSO晶体 作为1岫附近由激光二极管直接抽运的高效、紧凑固体激光器的增益介质， 掺Yb”离子的激光材料越来越受到人们的关注。掺Yb的晶体具有能级结构 简单，荧光寿命长，量子缺陷低等优点。掺Yb离子的激光晶体作为增益介 质的飞秒激光振荡器国际上已有报道【l‘3】，实现全固态飞秒激光器件的实用 化是国内外科学家追求的目标。而国内尚无LD抽运实现fS激光输出的报道。 本激光实验采用的是由上海光机所赵广军、徐军小组必威体育精装版研制的 Yb：GSO晶体。GSO基质的低对称晶体结构为提供更强的晶体场和配位场， cm一，是迄今发现的具有最大能级分裂的掺Yb材料之一。Yb：GSO晶体的 高效调谐及被动锁模激光输出已在较早的实验中得到证明【4’5J。本实验中采 nm和1020．1120 用的Yb：GSO晶体，垂直切割、双面镀940—980 nnl的宽带 增透，通光长度为2mm，Yb的掺杂原子数浓度为5％。晶体由铟箔包裹固 定于铜质的水冷系统上。抽运源采用光纤耦合半导体激光器，尾纤芯径为 50 gm，数值孔径为0．22。中心波长受温度控制基本保持在976nm，最大输 出功率为5W。采用非球面镜对抽运光束整形和扩束后，再聚焦到激光晶体 上，焦点处的光斑直径为50I-tm，满足腔内在晶体上的模式匹配。采用折叠 腔结构进行连续锁模实验，实验装置如图l所示，谐振腔的总长度为150cm， 输出镜对中心波长的透过率为2．5％，以半导体可饱和吸收镜作为启动锁模 元件，半导体可饱和吸收镜的中心波长为1064mn，采用材料为熔融石英的 棱镜对进行色散补偿。在抽运功率为3．9W时，得到384mW的连续锁模激 1 光输出，重复频率为99MHz。连续锁模的中心波长为103nlTl，半高宽为 4．6nm，输出激光光谱如图3中插图所示，锁模序列的波形见图2，相应的 脉冲宽度为343fs，如图3所示。 据作者所知，这是国际上首次关于LD抽运Yb：GSO晶体实现飞秒激光 输出的报道。下一步的工作将进一步优化激光腔结构，以实现更短脉冲的激 光输出，将有望为高分辨率光谱、空间度量衡等领域的研究提供高性能的激 光光源。 参考文献 1．E der femtosecond Au，et Brunner,GJ．Spfihler,J．Ausa1．，Diode-pumped laserwith1．1一W Yb：KGd(W04)2 averagepower[J】，Opt．Lett．，2000， 25(15)，1119—1121． 00-fs Yb：KGW 2．G．Patmescu,J．Hein，andR．Sauerbrey，1 diode-pumped mode—locked