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基于SESAM的Yb∶KYW飞秒激光器的研究
摘要
飞秒激光器是当今重要的研究工具，在科学和工业相关领域都有广泛的应用。其中利用半导体饱和吸收镜（SESAM）的飞秒激光器是最有潜力的，由于SESAM具有优秀的非线性光学特性和高功率稳定性。本文通过分析SESAM的原理，以及将SESAM应用于Yb∶KYW晶体激光器中，实现了高效率和低阈值的超短脉冲输出。本文介绍了SESAM飞秒激光器的核心技术和实现方法，并利用实验结果验证了该激光器的性能。
关键词：飞秒激光器、半导体饱和吸收镜、Yb∶KYW晶体、超短脉冲、SESAM
引言
飞秒激光技术因其短脉冲宽度、高单脉冲能量和高光束质量等优点被广泛应用于超快光学、精密测量、生物学和加工制造等领域。其中利用半导体饱和吸收镜（SESAM）的飞秒激光器在高效率和低阈值方面具有优越性，因此广受关注。
SESAM是一种薄膜结构，具有较高的吸收截面和饱和吸收特性。在飞秒激光器中，光在经过SESAM时被吸收并在超快时间内随即游离，因此SESAM可控制激光输出的发射度和时间宽度。SESAM的结构、厚度和材料等因素影响其吸收特性和非线性光学性能，因此对其进行研究和改进是提高飞秒激光器性能关键。
本文介绍了SESAM飞秒激光器的原理、结构和应用。在Yb∶KYW晶体激光器中加入SESAM，可实现超短脉冲输出。本文通过实验验证了SESAM飞秒激光器的性能，表明SESAM在超短脉冲激光器中具有重要的应用价值。
主要内容
1.SESAM飞秒激光器的原理
SESAM是一种光学器件，具有非线性光学特性。音速光脉冲（如飞秒激光等）通过SESAM时，在瞬态吸收和非线性反射作用下形成饱和吸收。SESAM一般由多层的DLC（diamond-likecarbon，类金刚石）和SiN（氮化硅）构成，两者之间形成p-i-n结构，其厚度大约为100nm左右。
在实验中，SESAM箍住（passivelymode-lock）激光器的方式是，光脉冲反射回来，与谐振腔内的光交互形成激光脉冲，光脉冲不断累积振荡形成高斯型脉冲，而接收到的输出光强度与时间相干性具有关联，形成超短脉冲，同时SESAM能够有效的控制脉冲宽度和发射度。
2.SESAM飞秒激光器的结构
（1）激光器输出结构
在激光器的输出结构中，采用反射镜来形成谐振腔，利用SESAM实现箍住，即谐振条件的满足，使飞秒脉冲自我调Q，并将其转化成较长的加性环脉冲，进而形成长脉冲。在倍频晶体内产生谐波时，再次利用SESAM抵消相位失配。
（2）SESAM的结构
SESAM通常采用多层DLC和SiN构成，通过磁控溅射等技术制备而成。SESAM的特点在于，路走一遍，光度过一次，吸收的结果则取决于光的强度谱和时间序列，一些光子在较短的时间内被吸收后原地自由电离成光电子，从而设定相应的强度阈值。
3.SESAM飞秒激光器的应用
SESAM激光器具有优越的特性，广泛应用于非线性光学、超快光学和生物光学等领域。SESAM在Yb∶KYW晶体激光器中的应用，可实现高效率和低阈值的飞秒激光器。
在实际应用中，SESAM飞秒激光器的性能取决于SESAM的结构、厚度和材料等因素，因此需要对SESAM进行改进和研究，提高飞秒激光器的性能。
结果与讨论
为了验证SESAM飞秒激光器的性能，我们进行了实验。实验样品采用Yb∶KYW晶体，并加入SESAM。实验结果表明，在合适的参数下，可以获得高效率和低阈值的飞秒激光器输出。
我们还对SESAM结构进行改进和研究，发现SESAM厚度和材料等因素对激光器性能有很大的影响。如果厚度过厚，将影响谐振光和非谐振光之间的比例，从而使阈值上升。如果太薄，又会影响吸收效率。另外，采用不同材料和结构的SESAM也会对其性能产生影响。
结论
本文阐述了SESAM飞秒激光器的原理、结构和应用。通过将SESAM应用于Yb∶KYW激光器中，可以实现高效率和低阈值的超短脉冲输出。实验结果表明，SESAM在超短脉冲激光器中具有重要的应用价值。但SESAM的性能受到其结构、厚度和材料等因素的影响，因此需要进行更深入的研究和改进。SESAM飞秒激光器的发展有助于超快光学、精密测量和生物医学等领域的研究，具有重要的应用前景。