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周期量级激光脉冲不仅是飞秒激光脉冲发展的必然趋势,也是产生阿秒脉冲、推动阿秒科学发展的必经阶段和必要手段。本论文主要围绕周期量级光脉冲获取的单元技术以及重复频率为100kHz的Yb:YAG薄片激光器两方面进行实验研究。论文的主要内容包括:一、将充气空心光纤技术与成丝技术相结合,实验分析了自由成丝状态和有空心光纤束缚成丝状态下的光谱差别,并系统研究了在自由成丝状态下,输入脉冲能量、充气气压对成丝光谱展宽的影响,以及有空心光纤束缚时,输入脉冲能量、空心光纤所处成丝位置、空心光纤芯径等实验参数对光谱展宽的影响。二、利用空心光纤作为探测器,在强飞秒激光在氩气中成丝的条件下,研究了成丝不同部位的光谱变化,进而推断出成丝范围内脉冲的时域变化。结果表明,空心光纤位于成丝的特定位置时可以获得最宽光谱展宽,对应于成丝部位的最窄脉冲,因此间接证明了成丝的长度范围内,脉冲宽度呈非均匀分布。三、对用于评价周期量级光脉冲时域信息的SPIDER装置进行了改进和完善,并成功推出了用于测量飞秒脉冲位相的硬件和软件系统,实现了可靠性、实用性的飞秒脉冲位相测量仪国产化机型。飞秒脉冲位相测量仪在硬件上,采用超薄、超宽带分束镜和超薄非线性转换晶体,有效地减小了附加色散并增大了测量带宽;在软件上,采用独立开发的新型解析算法使位相测量更加精确;在操作上,基于VC编程环境,开发出了具有美观友好的人机对话交互界面,使脉冲位相测量的操作更加可视化。四、利用薄片Yb:YAG晶体模块,实验分析了影响Yb:YAG薄片激光器腔内损耗的各种因素;采用声光调Q技术,分析了输出耦合镜透射率、偏振以及重复频率对调Q脉冲输出功率的影响,研究了影响Yb:YAG薄片激光器的调Q输出稳定性的因素,并进一步采用倍频技术获取了二倍频光脉冲输出。通过优化声光Q开关超声功率、Q开关开门宽度以及偏振性提高了脉冲输出的稳定性。在重复频率为100kHz的条件下,获得了平均功率50W的基频调Q脉冲输出,脉冲宽度205ns,脉冲不稳定性为2.0%rms以及20W的倍频光输出,脉冲宽度195ns,脉冲不稳定性为1.5%rms。为建立并实现100kHz的钛宝石激光放大器的提供了基础。