【摘要】：半導(dǎo)體二極管(LD)抽運(yùn)的固體微片激光器因?yàn)槠渚哂修D(zhuǎn)化效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、信號(hào)輸出穩(wěn)定、價(jià)格相對(duì)低廉等優(yōu)勢(shì),成為固體激光器研究領(lǐng)域的熱門之一。在光通信領(lǐng)域,毫米波技術(shù)也在即將商用的5G網(wǎng)絡(luò)中會(huì)有極大的應(yīng)用前景和價(jià)值。使用光學(xué)方法產(chǎn)生毫米波信號(hào),利用外差拍頻技術(shù)獲得優(yōu)質(zhì)的射頻信號(hào)需要提供相干性良好的雙頻信號(hào),相比于采用兩個(gè)獨(dú)立的單頻激光器輸出兩束激光信號(hào)進(jìn)行外差,使用雙波長(zhǎng)激光器是一種更好的選擇,因?yàn)殡p頻激光信號(hào)是來(lái)自同一個(gè)諧振腔,所以兩束信號(hào)的相位一致性要優(yōu)于兩個(gè)獨(dú)立振蕩的單頻激光源。但雙頻信號(hào)輸出功率比值將直接影響到外差拍頻效果,目前對(duì)于雙頻信號(hào)輸出的功率均衡調(diào)諧研究報(bào)道很少,所以本文去研究雙頻微片激光器的輸出信號(hào)功率調(diào)諧并獲得最大功率乘積十分有意義。本文從這個(gè)角度出發(fā),先研究雙頻微片激光器工作時(shí)晶體介質(zhì)的相關(guān)熱效應(yīng)理論,通過(guò)仿真分析獲得一些結(jié)論。為第四章的實(shí)驗(yàn)研究提供了理論參考。本文具體研究?jī)?nèi)容可以分為以下幾個(gè)方面:(1)簡(jiǎn)要概述了固體激光器的一些背景知識(shí),并對(duì)本文激光器選用晶體增益材料做了介紹,然后還對(duì)微片激光器近些年的研究報(bào)道做了歸納梳理。(2)闡述了激光產(chǎn)生的基本原理,并對(duì)光學(xué)諧振腔做了較為詳細(xì)的介紹,包括光學(xué)諧振腔的分類、結(jié)構(gòu)和起振條件。然后對(duì)本文所用的晶體材料屬于四能級(jí)結(jié)構(gòu),進(jìn)行了四能級(jí)速率方程的推導(dǎo),給出了縱模輸出條件描述表達(dá)式。(3)對(duì)微片激光器工作過(guò)程中溫控模塊進(jìn)行建模,建立仿真分析理論模型。圍繞建立的模型,借助有限元分析軟件,探究工作時(shí)晶體內(nèi)部中心點(diǎn)溫度與抽運(yùn)電流大小和溫控溫度之間的關(guān)系,從而發(fā)現(xiàn)抽運(yùn)電流與溫控溫度之間存在一種線性關(guān)系,當(dāng)提高抽運(yùn)電流,溫控溫度降低指定值,可實(shí)現(xiàn)晶體內(nèi)部溫度的不振蕩。(4)對(duì)微片激光器的均衡機(jī)制可調(diào)諧做了實(shí)驗(yàn)研究,討論如何實(shí)現(xiàn)功率均衡溫度的可調(diào)諧問(wèn)題。根據(jù)第三章熱分析研究得出的結(jié)論,通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)雙頻激光器輸出雙頻功率穩(wěn)定之后,當(dāng)抽運(yùn)電流提高,可以通過(guò)調(diào)節(jié)指定的溫控溫度,實(shí)現(xiàn)雙頻信號(hào)的功率均衡,完成了雙頻功率均衡信號(hào)的可調(diào)諧。
【圖文】：

傳統(tǒng)的閃光燈其使用壽命大概在 300-100于閃光燈，可達(dá) 16000 小時(shí)以上。LD 抽運(yùn)源的輸出也于制成全固態(tài)的固體激光器。使其維護(hù)要求變低，便于使其快速進(jìn)入市場(chǎng)，走向應(yīng)用化和市場(chǎng)化道路。目前，礎(chǔ)研究、高精度檢測(cè)監(jiān)測(cè)、微量分析、光通信以及國(guó)防價(jià)值。固體激光器的范疇，是指激光器中的光學(xué)諧振腔長(zhǎng)度在兩個(gè)單頻激光器分別輸出單頻激光信號(hào)相比，使用單一的選擇，，雙頻激光器主要是指可以穩(wěn)定輸出兩束頻率信器，本文主要研究的正是微片激光器，雙頻輸出機(jī)制在器這個(gè)概念最早來(lái)自國(guó)外，在 1989 年，來(lái)自美國(guó)著名的名科學(xué)家 J.J.Zayhowski 和 Mooradian 率先提出，當(dāng)時(shí)他(Yb3+)摻入釔鋁石榴石(YAG)基質(zhì)作為激光器工作物質(zhì)的 1300nm 的雙頻激光輸出[7]。

一般為過(guò)渡族金屬離子或者正三價(jià)的稀土離子，基質(zhì)晶體中形成摻雜型的激光晶體介質(zhì)�；|(zhì)晶體作為激光晶體材料的氟化物、鉬酸鹽、和硼酸鹽等玻璃晶體。它主要要求必須擁夠易制備出大尺寸的光學(xué)質(zhì)量良好的晶體；基質(zhì)的陽(yáng)離子和需要相近，確保摻雜后晶體介質(zhì)的光學(xué)性能不影響原來(lái)的晶質(zhì)晶體的熱導(dǎo)率、光譜吸收率和工作時(shí)發(fā)射波長(zhǎng)等物理特性譜特性，而且基質(zhì)晶體的熱學(xué)特性也直接決定了著摻雜晶體在自身的激活離子相互影響決定了晶體介質(zhì)的光譜吸收率和基質(zhì)物質(zhì)其陽(yáng)離子和摻雜的激活離子的半徑大小和價(jià)態(tài)絕對(duì)料種類繁多，目前可查的數(shù)量已達(dá) 300 多種。依據(jù)基質(zhì)晶體列晶體、氟化物系列晶體、鉬酸鹽系列晶體、硼酸鹽系列晶后根據(jù)摻雜的激活離子種類不同，例如三價(jià)鉻離子（Cr3+）、三b4+）和三價(jià)的銩離子（Tm3+），還可以做進(jìn)一步的細(xì)分。O4晶體介質(zhì)特性介紹
【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】：2018
【分類號(hào)】：TN248

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