本文選題：微片激光器 + 雙頻激光��； 參考：《杭州電子科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：Nd離子激光器是固體激光器家族的典型代表。三價的Nd離子摻入各種晶體或玻璃基質(zhì)成為這一類激光器中的激活介質(zhì)。由于Nd激光器產(chǎn)生的激光波長在1.05-1.08μm之間,因此適用于產(chǎn)生在大氣中傳播的激光,從而廣泛應(yīng)用于激光通信、毫米波雷達(dá)、激光醫(yī)療等激光應(yīng)用領(lǐng)域。LD抽運(yùn)的雙頻微片激光器具有結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、頻譜相干性好、輸出頻差大且頻差可調(diào)等一系列優(yōu)點(diǎn)。目前報(bào)道的雙頻微片激光器輸出功率普遍較小,均在毫瓦量級,無法勝任如毫米波通信等大功率雙頻激光應(yīng)用場合。為了獲得更高功率的大頻差雙頻激光,本文通過光放大器對雙頻小信號輸出進(jìn)行光學(xué)放大,并分析放大過程對雙頻激光功率及頻譜特性的影響,具體內(nèi)容包括：1.對微片固體激光器的國內(nèi)外發(fā)展歷程進(jìn)行分類介紹,通過Nd:YVO4、Nd:YAG以及其他摻雜離子的微片晶體的激光器應(yīng)用,總結(jié)不同摻雜離子激光器的特點(diǎn),從而為選用課題適用的晶體提供參考。2.分析對比不同微片晶體的物理參數(shù),進(jìn)一步確定課題所需微片晶體材料；分析微片固體激光器四能級速率方程,為激光器設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo),并分析放大過程中的噪聲問題,為提高光束輸出質(zhì)量做出指導(dǎo)分析。3.增大LD抽運(yùn)電流,可以獲得更高輸出功率的雙頻激光,分析抽運(yùn)電流大小對雙頻微片激光器輸出功率及頻差的影響,分析其頻譜變化。將小信號雙頻激光輸入光功率放大器,對比分析相同抽運(yùn)電流情況下,雙頻小信號與經(jīng)過光放大器放大后二者的光功率以及頻譜特性差異。4.分析微片激光器工作過程中熱效應(yīng)的影響,并對其熱致腔長變化以及熱致折變效應(yīng)進(jìn)行理論推導(dǎo),結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程中熱致頻譜變化進(jìn)行驗(yàn)證分析,為減小熱效應(yīng)提供理論指導(dǎo),并提出幾種抑制熱效應(yīng)的方法。實(shí)驗(yàn)獲得了最高光功率為2.36 W、頻差為47.7 GHz的大功率雙頻激光輸出。隨LD抽運(yùn)電流的增大,雙頻激光輸出功率逐漸增大,頻差略有減小,且出現(xiàn)明顯的“跳�，F(xiàn)象”,中心波長出現(xiàn)0.1 nm的漂移。光功率放大過程提供了近10倍的功率加成,同時有效提高了雙頻信號光的光束質(zhì)量,放大后輸出頻差較小信號光有所減少,這是光功率放大器的增益曲線不均衡導(dǎo)致的。
[Abstract]:ND ion laser is a typical representative of solid state laser family. Trivalent ND ions are doped into various crystals or glass substrates to become active media in this kind of lasers. Because the wavelength of ND laser is between 1.05-1.08 渭 m, it is suitable for the generation of laser propagating in the atmosphere, so it is widely used in laser communication, millimeter wave radar, The dual-frequency microchip laser pumped by LD in laser medical applications has a series of advantages, such as compact structure, stable performance, good spectral coherence, large output frequency difference and adjustable frequency difference. At present, the output power of dual-frequency microchip laser is generally small, all of them are in milliwatt order, so they can not be used in high-power dual-frequency laser applications such as millimeter-wave communication. In order to obtain a high power dual-frequency laser with large frequency difference, this paper uses an optical amplifier to amplify the output of the dual-frequency small signal, and analyzes the influence of the amplification process on the power and spectrum characteristics of the dual-frequency laser, including: 1. The development history of microchip solid-state lasers at home and abroad is introduced. The characteristics of different doped ion lasers are summarized through the application of ND: YVO4 and ND: YAG and other ion doped microchip lasers. Thus, it provides a reference for selecting the suitable crystal. 2. The physical parameters of different microchip crystals are analyzed and compared to determine the microchip crystal materials needed in the subject, and the four-level rate equation of microchip solid-state lasers is analyzed, which provides theoretical guidance for laser design and analyzes the noise problems in the amplification process. In order to improve the quality of beam output to provide guidance analysis. 3. The higher output power of dual frequency laser can be obtained by increasing LD pump current. The influence of pump current on output power and frequency difference of dual frequency microchip laser is analyzed. The small signal dual-frequency laser is input into the optical power amplifier, and the difference of optical power and spectrum characteristics between the dual-frequency small signal and the amplified optical amplifier under the same pump current is analyzed. 4. The influence of thermal effect in the working process of microchip laser is analyzed, and the variation of thermal cavity length and thermo-induced conversion effect are deduced theoretically. The experimental results are verified and analyzed in order to provide theoretical guidance for the reduction of thermal effect. Several methods to suppress thermal effect are proposed. A high power dual-frequency laser with a maximum optical power of 2.36 W and a frequency difference of 47.7 GHz has been obtained. With the increase of LD pump current, the output power of dual-frequency laser increases gradually, the frequency difference decreases slightly, and there is obvious "mode hopping phenomenon", and the center wavelength is drifted at 0.1 nm. The optical power amplification process provides a power addition of nearly 10 times and improves the beam quality of the dual-frequency signal effectively. The output frequency difference is reduced after amplification, which is caused by the unbalanced gain curve of the optical power amplifier.
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN248

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本文編號：2058641