随着对激光研究的深入,涡旋空心光束以及高阶厄米高斯光束等非基模高斯光束的发展和应用得到越来越多的关注,能生成多种模式光束的激光器也因此成为研究热点和难点。可以输出百皮秒内脉宽脉冲激光的被动调Q微片激光器,谐振腔长度通常在0.5 mm以内,泵浦光分布在晶体厚度方向变化很小,有利于泵浦光与激光器横模的耦合匹配,因此微片激光器是具有发展潜力的可生成多种模式光束的激光器。本文主要对微片激光器生成基模和LG01模式光束进行研究。本文提出了一种指导泵浦光与微片激光器横模匹配的方法。通过热透镜焦距,将微片激光器特定模式尺寸、泵浦光横向尺寸、泵浦光功率以及增益阈值的相互影响进行系统分析,选择合适的泵浦光参数同时满足增益阈值和模式耦合匹配。结合仿真与实验器材选择了泵浦光准直和聚焦透镜的焦距参数以及环形光阑尺寸参数,这对于可控模式微片激光器模式匹配实验研究具有实用的指导意义。基于半导体可饱和吸收镜的微片调Q激光器使用了0.3 mm厚度3%掺杂Nd:YVO4晶体和24%调制深度半导体可饱和吸收镜实现了72 ps脉宽脉冲基模激光输出。输出激光光束质量较好,证实了泵浦光准直和聚焦透镜的焦距参数的正确性和仿真的合理性。采用环形光阑对泵浦光整形,获得连续空心光束输出,使用干涉法验证输出光束为LG01模式光束。输出激光光束质量较好,证明了通过环形泵浦光泵浦微片激光器产生涡旋空心光束的可行性和环形光阑尺寸参数的正确性。采用半导体可饱和吸收镜,实现了涡旋调Q脉冲光输出,涡旋脉冲光脉宽在95 ps左右。具有亚纳秒脉宽的涡旋脉冲激光在微结构加工等方面具有巨大的发展潜力。本文在理论上分析并通过实验验证了,利用简单的泵浦光参数的控制,在被动调Q微片激光器中获得基模和LG01模式短脉冲激光的具体方法。通过更精细的泵浦光分布控制,可以控制被动调Q微片激光器的不同模式输出,这为被动调Q微片激光器产生更多可控模式光束打下基础。
