本文關(guān)鍵詞：雙頻激光放大特性及其熱效應研究

  更多相關(guān)文章： 光生毫米波 雙頻微片激光器 MOPA系統(tǒng) 激光放大 熱效應

【摘要】：近年來,隨著手機和移動互聯(lián)網(wǎng)的日益普及流行,無線通信技術(shù)已成為通信領(lǐng)域研究的熱點。在無線電頻譜資源的使用方面,當前使用最廣泛的分米波、厘米波頻段資源即將被占用耗盡,人們將研究的焦點轉(zhuǎn)移到頻率更高,頻段范圍更大的毫米波上。雙頻微片激光器輸出相位相關(guān)的雙頻激光用于拍頻獲得毫米波是一個相對簡單且有效的方法。因此,各國研究人員對于雙頻微片激光器如何輸出大功率、大頻差的激光研究頗多。為了獲得理想的大功率雙頻激光源,本論文從理論和實驗兩方面研究如何獲得大功率雙頻激光,并對影響激光輸出的熱效應進行研究,具體包括以下幾方面的內(nèi)容:(1)對毫米波的發(fā)展前景和幾種常見的光生毫米波技術(shù)進行概述,并說明雙頻微片激光器用于獲得毫米波源的優(yōu)越性。然后對國內(nèi)外關(guān)于雙頻微片激光器的研究現(xiàn)況和進展進行闡述。(2)敘述激光產(chǎn)生的原理和激光器的結(jié)構(gòu)組成,并詳細介紹激光增益介質(zhì)。隨后對雙頻微片激光器的構(gòu)成進行闡述。此外通過分析速率方程,推導出可以描述激光輸出特性的表達式。(3)闡述兩種激光模式:縱模和橫模。介紹實現(xiàn)輸出大功率雙頻激光的原理和方法。研究由雙頻Nd:YVO4晶體微片激光器和Nd:YVO4固體激光放大器組成的MOPA系統(tǒng),輸出的種子激光的輸出功率和頻譜、放大激光輸出功率和放大倍數(shù)。將LD抽運功率保持在2.23 W,種子激光輸出功率達到最大的247.8 mW,斜效率為24.34%。放大激光功率為2.38 W,放大倍數(shù)為9.65。通過分析頻譜和功率放大倍數(shù)可知,頻譜不匹配和增益飽和效應是導致輸出功率不理想的兩個原因。(4)對熱效應理論中的熱致腔長變化以及熱致折射率變化兩方面進行深入研究。利用熱效應和頻譜匹配的相關(guān)性,研究在對激光晶體施加溫控的情況下,放大激光的輸出功率和頻譜特性。當激光晶體溫度保持在53.3°C,將LD抽運功率保持在2.23 W,雙頻放大激光的功率為2.40 W,頻差為45.03 GHz。放大激光的光束質(zhì)量相比于種子有所改善提高。通過Ansys仿真可知,在同等條件下,當激光晶體的截面邊長越短、厚度越厚時,晶體內(nèi)部中心與外部表面之間溫差越小。
【關(guān)鍵詞】：光生毫米波 雙頻微片激光器 MOPA系統(tǒng) 激光放大 熱效應
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN248
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 選題背景與意義10-13
• 1.1.1 毫米波的發(fā)展前景10-11
• 1.1.2 光生毫米波技術(shù)的介紹11-13
• 1.2 雙頻微片激光器的研究現(xiàn)狀13-21
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3 論文研究內(nèi)容概述21-22
• 第2章 雙頻微片激光器理論研究22-31
• 2.1 激光器的介紹22-23
• 2.1.1 激光產(chǎn)生原理22
• 2.1.2 激光器的結(jié)構(gòu)22-23
• 2.2 激光增益介質(zhì)的特性研究23-25
• 2.3 雙頻微片激光器的構(gòu)成25-26
• 2.3.1 雙頻激光器增益介質(zhì)的選擇25
• 2.3.2 雙頻激光器抽運源的選擇25
• 2.3.3 雙頻激光器諧振腔的選擇25-26
• 2.4 微片激光器速率方程分析26-28
• 2.5 LD抽運雙頻微片激光器特性分析28-30
• 2.5.1 閾值抽運功率28
• 2.5.2 輸出功率28-29
• 2.5.3 斜效率29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第3章 大功率雙頻激光的研究31-41
• 3.1 諧振腔中的激光模式31-33
• 3.1.1 縱模與雙頻激光輸出的原理31-33
• 3.1.2 橫模33
• 3.2 功率放大33-35
• 3.2.1 調(diào)Q技術(shù)34
• 3.2.2 MOPA系統(tǒng)34-35
• 3.2.3 功率放大與頻譜匹配的關(guān)系35
• 3.3 實驗裝置介紹35-36
• 3.4 種子激光的輸出功率與頻譜分析36-38
• 3.5 放大激光的輸出功率分析38-40
• 3.6 本章小結(jié)40-41
• 第4章 熱效應的研究41-51
• 4.1 熱效應的理論研究41-42
• 4.1.1 熱致腔長變化41-42
• 4.1.2 熱致光折變效應42
• 4.1.3 溫控裝置的選擇42
• 4.2 溫控實現(xiàn)激光輸出42-46
• 4.3 Ansys仿真46-50
• 4.3.1 Ansys軟件簡介46
• 4.3.2 建模及載荷計算46-48
• 4.3.3 晶體截面邊長與溫度變化關(guān)系48-49
• 4.3.4 晶體厚度與溫度變化關(guān)系49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第5章 總結(jié)與展望51-52
• 5.1 總結(jié)51
• 5.2 展望51-52
• 致謝52-53
• 參考文獻53-59
• 附錄59

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本文編號：1006839