Diodově buzený Nd,Gd:CaF2 laser s pasivní synchronizací módů generující sub-pikosekundové impulsy

Abstract

Tato práce se zabývá návrhem a realizací diodově buzeného Nd, Gd:CaF2 laseru s pasivní synchronizací módů, generujícího ultrakrátké pulsy v okolí 1,06 µm. První část přináší základní informace o aktivních prostředích Nd:CaF2 a Nd:SrF2 a vlivu kodopace neaktivními ionty Y, La, Lu a Gd na jejich laserové vlastnosti. Ve druhé části je pak popsána konstrukce Nd, Gd:CaF2 laseru s krystalickými vlákny a s Brewsterovským krystalem. Maximální diferenciální, resp. konverzní účinnost dosažená pro krystalická vlákna činila 36 %, resp. 33 % s výstupním výkonem 136 mW při pulsním čerpání. Výstupní laserové záření krystalických vláken na centrální vlnové délce 1065,5 nm bylo přeladitelné o 41 nm v intervalu 1040 nm až 1081 nm. Při použití polovodičového saturovatelně absorbujícího zrcadla generoval módově synchronizovaný laser s krystalickými vlákny pulsy o délce cca 200 ps s opakovací frekvencí 153 MHz. S Brewsterovským krystalem činila maximální diferenciální, resp. konverzní účinnost 8,1 %, resp. 7,5 % při pulsním čerpání. Pomocí polovodičového saturovatelně absorbujícího zrcadla generoval laser s Brewsterovským krystalem v režimu synchronizace módů sled pulsů o délce až 2,14 ps s opakovací frekvencí 104 MHz s využitím GTI zrcadla o GDD -550 fs2This thesis deals with the design and implementation of diode pumped passive mode-locked Nd, Gd:CaF2 laser generating ultra-short pulses in the 1,06 µm spectral region. The first part brings basic information about Nd:CaF2 and Nd:SrF2 crystals and the effect of co-doping of these active media with inactive ions such as Y, La, Lu a Gd on their laser properties. The second part reports on construction of Nd, Gd:CaF2 laser using single-crystal fibers and Brewster-cut crystal. The highest achieved slope and optical-tooptical efficiencies for the single-crystal fibers were 36 % and 33 %, respectively, with 136 mW output power under quasi-continuous-wave pumping. Laser with single-crystal fibers generated radiation at a central wavelength of 1065,5 nm and was tuneable by 41 nm in the range of 1040 nm to 1081 nm. Using a semiconductor saturable absorbing mirror, the mode-locked laser with single-crystal fibers generated pulses of about 200 ps with a repetition rate of 153 MHz. With the Brewster-cut crystal, the highest achieved slope and optical-to-optical efficiencies were 8.1 % and 7.5 %, respectively, under quasicontinuous-wave pumping. Using a semiconductor saturable absorbing mirror and a GTI mirror with GDD of -550 fs2 , the mode-locked laser with Brewster-cut crystal generated pulses as short as 2.14 ps with a repetition rate of 104 MHz.