本文關(guān)鍵詞：連續(xù)Ho:YAG陶瓷聲光鎖模技術(shù)及其穩(wěn)定性研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：2μm激光處于人眼安全波段和大氣窗口波段,可以應(yīng)用在光子醫(yī)學、遠程遙感、測量以及作為OPO等非線性頻率轉(zhuǎn)換的泵浦源。鎖模激光有脈寬窄、峰值功率高、重復頻率高等優(yōu)點,在光譜技術(shù)、材料的微加工、醫(yī)學手術(shù)、水下探測、化學反應(yīng)和分子動力學等研究領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。而陶瓷基質(zhì)由于成本低、加工方便和可摻雜濃度高等優(yōu)點實用價值較高。本論文的目的是采用恰當?shù)逆i模技術(shù)得到以陶瓷為基質(zhì)的、穩(wěn)定的、皮秒級的脈沖,使其有較高的實用價值。首先根據(jù)Ho:YAG速率方程理論分析了激光的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比等參數(shù),根據(jù)Ho:YAG陶瓷的吸收譜和發(fā)射譜計算了Ho:YAG陶瓷的增益曲線。同時,我們對主動鎖模的原理也進行了分析和討論,并利用增益曲線計算了理想情況下的鎖模脈寬。分析了標準具效應(yīng)對鎖模脈寬的加寬,分析了鎖模和自由振蕩狀態(tài)下的功率關(guān)系。然后,采用Tm:YLF激光器作為泵浦源進行了聲光鎖模的初步探究,由于初步實驗的結(jié)果并不理想,所以我們分析了阻礙鎖模穩(wěn)定的最重要因素-弛豫振蕩對鎖模的影響。通過對光斑、反饋、泵浦源等因素的分析提出了改進的方案。利用該方案對Tm:YLF激光器泵浦的聲光鎖模做出了改善,得到了可以在分鐘量級穩(wěn)定的鎖模激光。最后,采用Tm光纖激光器泵浦Ho:YAG陶瓷和晶體,經(jīng)調(diào)試后得到了可以連續(xù)穩(wěn)定運行2小時以上的主動鎖模激光。我們對其功率特性、脈寬特性、頻譜特性和光束質(zhì)量作了細致的分析,脈寬分別為241ps(Ho:YAG陶瓷)和294ps(Ho:YAG晶體),重復頻率分別為82.15MHz和81.92MHz,最大功率分別為1.84W和3.41W,光束質(zhì)量因子均為1.16。
[Abstract]:The 2 渭 m laser can be used in photonic medicine, remote sensing, measurement and pump source for nonlinear frequency conversion such as OPO and so on. The mode-locked laser has narrow pulse width. High peak power, high repetition rate and other advantages in spectral technology, material microprocessing, medical surgery, underwater detection. Chemical reaction and molecular dynamics have been widely used in the field of chemical reaction and molecular dynamics. Ceramic matrix is low cost due to its low cost. The purpose of this paper is to obtain the stable picosecond pulse based on ceramics by using appropriate mode-locking technology. It has high practical value. Firstly, the parameters such as the population inversion ratio of the laser are analyzed according to the Ho:YAG rate equation theory. According to the absorption and emission spectra of Ho:YAG ceramics, the gain curves of Ho:YAG ceramics are calculated. At the same time, the principle of active mode-locking is also analyzed and discussed. The gain curve is used to calculate the mode-locked pulse width under ideal conditions, the broadening of the mode-locked pulse width by the standard effect is analyzed, and the power relationship between the mode-locking and the free oscillation state is analyzed. The Tm:YLF laser is used as the pump source to study the mode-locking of acousto-optic. The results of the preliminary experiment are not ideal. Therefore, we analyze the influence of relaxation oscillation on mode-locking, which is the most important factor that hinders the stability of mode-locking. An improved scheme is proposed by analyzing the pump source and other factors. By using this scheme, the mode-locked laser pumped by Tm:YLF laser is improved, and the mode-locked laser can be stabilized in minutes. Finally. Ho:YAG ceramics and crystals pumped by TM fiber laser are used to obtain active mode-locked laser which can run continuously and stably for more than 2 hours after debugging. The power characteristics and pulse width characteristics of the laser are investigated. The spectral characteristics and beam quality are analyzed in detail. The pulse widths are 241 PS Ho: YAG ceramics and 294 PS Ho: YAG crystals, respectively. The repetition frequency is 82.15MHz and 81.92MHz, the maximum power is 1.84W and 3.41W, and the beam quality factor is 1.16.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN248

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本文編號：1416329