人眼的2μm中紅外激光處于水、CO2及諸多氣體分子的吸收峰，在激光、有機材料加工、氣體探測等方面已經(jīng)展示出應(yīng)用潛力。2μm激光主要通過摻銩或摻鈥激光介質(zhì)產(chǎn)生，而摻銩的鎖模激光器具有短脈寬、寬光譜率的優(yōu)勢，在中紅外OPO泵浦、中紅外超連續(xù)產(chǎn)生、激光外科手術(shù)、中紅外光譜學(xué)等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。相比紅外鈦寶石的寬帶增益光譜，摻銩激光介質(zhì)的增益光譜通常比較窄，因此摻銩鎖模激光器大多只能輸出皮秒脈沖。摻銩無序晶體由于具有無序的晶格結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了多個輻射中心，導(dǎo)致增益光譜分裂和展寬，因而通常具有較大的增益帶寬。此外，長程有序的晶格結(jié)構(gòu)保證其具有良好的散熱能力，因此摻銩無序晶體適合成為超快鎖模激光器的增益介質(zhì)�？紤]摻銩無序晶體增益光譜加寬的特點，其增益必然為非均勻增益，是由大量隨機非連續(xù)分布的窄帶波長增益中心組成的，因此，摻銩無序晶體激光器可以工作在單波長和多波長運轉(zhuǎn)狀態(tài)。本書詳細論述2um摻銩無序晶體鎖模激光器：以無序晶體Tm：CaYAlO和Tm，Y：CaF2為激光介質(zhì)分別實現(xiàn)中紅外皮秒、雙波長同步拍頻及晶體飛秒鎖模脈沖穩(wěn)定輸出，并結(jié)合多波長拍頻的實驗和結(jié)果研究摻銩無序晶體固體鎖模激光器的脈沖和光譜形成機理。本書分為三個部分：部分是研究基礎(chǔ)（第pan>章和第2章），主要介紹鎖模原理、摻銩無序晶體的結(jié)構(gòu)及晶體多波長寬帶增益的特點，并在寬帶增益的基礎(chǔ)上探討無序晶體激光器自脈沖產(chǎn)生的原因。第二部分是實驗（第3～5章），分別以無序晶體Tm：CaYA1O和Tm，Y：CaF2為激光介質(zhì)實現(xiàn)穩(wěn)定的2μm中紅外皮秒、雙波長及飛秒鎖模脈沖輸出。第三部分是機理研究（第6章），結(jié)合多波長鎖模同步拍頻實驗結(jié)果，采用多波長孤子脈沖拍頻出實驗類似脈沖結(jié)構(gòu)，得出結(jié)論：鎖模激光器的輸出脈沖是多波長孤子脈沖拍頻產(chǎn)生的，無論是皮秒脈沖、多波長還是飛秒鎖模，摻銩無序晶體鎖模激光器都工作在孤子鎖模狀態(tài)之，本書系統(tǒng)研究摻銩無序晶體鎖模激光脈沖的產(chǎn)生機理，利用摻銩無序晶體的多波長增益特性實驗演示多波長孤子鎖模拍頻脈沖輸出；同時演示可輸出飛秒脈沖的鎖模激光器，得出無序晶體飛秒鎖模激光器工作在多波長孤子鎖模狀態(tài)，即多波長孤子脈沖拍頻產(chǎn)生飛秒脈沖。本書的研究成果將有助于深入理解固體激光器鎖模脈沖產(chǎn)生機理，并為研究新型超快激光晶體提供理論指導(dǎo)。