本文關(guān)鍵詞：雙頻微片激光器模式競(jìng)爭(zhēng)及功率均衡機(jī)制研究

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【摘要】：激光二極管(LD)抽運(yùn)的微片激光器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、光束質(zhì)量好及使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn),因而其在科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)、光學(xué)醫(yī)療、國(guó)防建設(shè)以及光生毫米波等眾多方面有著巨大的應(yīng)用價(jià)值與應(yīng)用前景。在無線通信領(lǐng)域,隨著無線電頻譜的日益緊張,對(duì)更高波段的毫米波頻譜的應(yīng)用為人們所關(guān)注并提上了議事日程。利用雙頻微片激光器的雙頻激光輸出作為毫米波信號(hào)源的方法相對(duì)來說簡(jiǎn)單而有效,因而各國(guó)科學(xué)家對(duì)雙頻激光器的研究展現(xiàn)了良好的興趣。為了對(duì)可用于光生毫米波的雙頻微片激光器進(jìn)行更好的研究,本論文主要對(duì)雙頻微片激光器的雙頻激光的模式競(jìng)爭(zhēng)和功率均衡等方面進(jìn)行理論與實(shí)驗(yàn)分析,具體包括如下幾個(gè)方面的內(nèi)容:(1)對(duì)激光器的發(fā)展特別是微片激光器的發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概述,介紹了近些年來連續(xù)抽運(yùn)以及短脈沖微片激光器的研究成果,并對(duì)微片激光器的主要應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了概況。(2)簡(jiǎn)單闡述了雙頻微片激光器的原理及優(yōu)點(diǎn),對(duì)Nd:YVO4晶體的特性進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。此外,對(duì)雙頻微片激光器的三能級(jí)、四能級(jí)速率方程進(jìn)行推導(dǎo),并且由此引出了雙頻微片激光器的工作特性的分析。(3)研究了雙頻Nd:YVO4微片激光器輸出的兩個(gè)模式之間的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng),確定了在不同反射率輸出鏡的雙頻激光腔內(nèi)的自飽和與交叉飽和系數(shù)。待定自飽和、交叉飽和系數(shù)建立耦合速率方程,仿真獲得不同反射率情況下相對(duì)功率曲線。實(shí)驗(yàn)中,改變激光器的腔參數(shù)獲得雙頻激光的輸出功率圖譜,與仿真相對(duì)功率曲線對(duì)比確定自飽和、交叉飽和系數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在反射率分別為86%、81%和61%時(shí),對(duì)應(yīng)自飽和系數(shù)分別為0.68、0.66和0.52。即輸出鏡反射率較小時(shí)模式競(jìng)爭(zhēng)較大,這為定量的描述模式競(jìng)爭(zhēng)提供了依據(jù)。此外,為獲得交叉頻差雙頻激光輸出,應(yīng)該使用反射率高的輸出鏡。(4)根據(jù)微片激光器工作溫度與增益介質(zhì)發(fā)射頻譜的諧振波長(zhǎng)之間的關(guān)系,研究了雙頻Nd:YVO4微片激光器的功率均衡機(jī)制。在實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中,通過溫控調(diào)節(jié)微片激光器的熱沉溫度改變了激光器中模式競(jìng)爭(zhēng)的大小,得到了雙頻激光中心波長(zhǎng)變化及功率比的變化關(guān)系,并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了雙頻激光的相對(duì)功率可調(diào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)微片激光器熱沉溫度從2.5°C上升到35°C左右時(shí),穩(wěn)定輸出的雙頻激光信號(hào)的中心波長(zhǎng)由短波方向逐漸向長(zhǎng)波方向漂移,并且雙頻激光功率差值呈現(xiàn)了一個(gè)大—小—大的變化過程。當(dāng)激光器熱沉溫度在13°C左右時(shí),雙頻激光的功率達(dá)到均衡,此時(shí)雙頻激光的功率積也很大,特別適用于作為光生毫米波的光源系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN248

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