發(fā)布時(shí)間：2020-06-16 07:00

【摘要】：自1960年第一臺(tái)激光器產(chǎn)生至今,激光技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域不斷蓬勃發(fā)展。其中一個(gè)重要的技術(shù)方向就是產(chǎn)生較高能量、較大峰值功率、較高穩(wěn)定性以及良好光束質(zhì)量的激光輸出,這種激光輸出在激光加工、醫(yī)療美容、科研國(guó)防等很多領(lǐng)域有應(yīng)用需求。通過調(diào)Q技術(shù)可以大大提高激光器的峰值功率,而高光束質(zhì)量則需通過選模技術(shù)使激光器穩(wěn)定工作在單橫模且單縱模狀態(tài)下。本論文研究了一種利用主被動(dòng)混合調(diào)Q技術(shù)和三面共振單縱模選取技術(shù)實(shí)現(xiàn)單縱模激光器,與單一的被動(dòng)調(diào)Q三面共振激光器相比,有更高的輸出能量、更大的峰值功率、更高的穩(wěn)定性及良好的光束質(zhì)量。在本論文中首先對(duì)單縱模激光器的近10年來的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研綜述,總結(jié)了目前主要的單縱模獲取手段和其優(yōu)缺點(diǎn);之后對(duì)主被動(dòng)混合調(diào)Q技術(shù)近10年來的研究現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研綜述,據(jù)此掌握該技術(shù)的可行性、實(shí)現(xiàn)過程及優(yōu)點(diǎn),為接下來的研究做準(zhǔn)備;在此基礎(chǔ)上提出本論文的主要研究?jī)?nèi)容。然后對(duì)有關(guān)縱模和調(diào)Q的理論進(jìn)行了論述。先是簡(jiǎn)要闡釋了激光器的模式成因,介紹了幾種有代表性的單縱模獲取方法,然后介紹了調(diào)Q技術(shù)的原理以及被動(dòng)調(diào)Q、主動(dòng)調(diào)Q的實(shí)現(xiàn)方式,對(duì)被動(dòng)調(diào)Q進(jìn)行了仿真模擬。接著設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)研究所用的激光器系統(tǒng)。介紹了三面共振法的選模原理并設(shè)計(jì)了適用于氙燈泵浦Nd:YAG激光器的三面共振反射器,仿真了其反射頻譜;在腔型上選用平平腔結(jié)構(gòu),模擬了簡(jiǎn)單諧振腔中光斑尺寸與腔長(zhǎng)及熱透鏡的關(guān)系;被動(dòng)調(diào)Q選用Cr~(4+):YAG晶體,主動(dòng)調(diào)Q選用BBO普克爾盒。最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。測(cè)量了在沒有調(diào)Q時(shí)的三面共振激光器輸出情況,發(fā)現(xiàn)三面共振結(jié)構(gòu)的選模能力較強(qiáng);進(jìn)行了單一被動(dòng)調(diào)Q下的實(shí)驗(yàn),在稍高于激光器振蕩閾值的泵浦電壓下獲得了單脈沖能量9.84mJ、脈沖寬度11.2ns、峰值功率0.879MW的單縱模激光輸出,單縱模出模率達(dá)93%;進(jìn)行了單一主動(dòng)調(diào)Q下的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)該方式下激光器的輸出模式并不是單縱模的;進(jìn)行了主被動(dòng)混合調(diào)Q下的實(shí)驗(yàn),在泵浦電壓500V下獲得了脈沖能量18.78mJ、脈沖寬度8.89ns、峰值功率2.112MW的單縱模激光輸出,單縱模出模率高達(dá)98%�？梢钥闯鲋鞅粍�(dòng)混合調(diào)Q方式相比單一的被動(dòng)調(diào)Q激光器的輸出能量更高、脈寬更窄、峰值功率更大、單縱模穩(wěn)定性更好。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN248
【圖文】：

邐邐哈ｔｔｇｍｊｇｙｉ：譬■栜論太逡逑準(zhǔn)具埅兩種方式聯(lián)用選取單縱模，腔內(nèi)有一光學(xué)二極管確保激光單向振蕩光晶體為Ｎｄ：ＹＶ0４晶體，該晶體產(chǎn)生的ｌ0６４ｎｍ激光經(jīng)ＬＢＯ邋：晶體腔內(nèi)倍到５３２ｎｍ的光輸出。通過在反射鏡上使用壓電陶瓷控制腔長(zhǎng)可以使輸出激長(zhǎng)在一定范圍內(nèi)可調(diào)諧。圖１－２為其所用的激光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。逡逑２０１０年：１２月｜邋ＺｈａｏＺｈｉｇａｎｇ、ＣｕｉＬｉｎｇｌｉｎｇ等研．究者設(shè)計(jì)了一種金r>．沖泵浦ｆｔ蒙l1率率縱模ＭＯＰＡ邋（Ｍａｓｔｅｒ邋Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ邋Ｐｏｗｅｒ－Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）激光系該激光系統(tǒng)的種于光源為一個(gè)電光調(diào)Ｑ的單縱模Ｎｄ：ＹＡＧ激光器，同時(shí)采擺模腔法和Ｆ－Ｐ標(biāo)準(zhǔn)具法來選取單縱模。種子源的輸出脈沖重復(fù)頻率在４００脈沖寬度２４ｎｓ，輸出功率為０．５Ｗ。下圖１－３為其所采用的實(shí)驗(yàn)光路圖。逡逑＾—邋ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ邋［－逡逑

Ｔｍ：ＹＡＧ晶體，ＬＤ泵浦光經(jīng)光纖耦合到諧振腔內(nèi)。在這種混合的選模方式下，逡逑該激光器的輸出頻率穩(wěn)定在２０１２．４７ｎｍ，在長(zhǎng)達(dá)３０分鐘的測(cè)試時(shí)間內(nèi)輸出功率逡逑的浮動(dòng)小于１％，斜效率１８．６％且光光轉(zhuǎn)化效率８．２％。下圖１－５為這種２ｐｍ單逡逑縱模激光系統(tǒng)的光路圖＾逡逑Ｃｏｍｐｕｔｅｒ逡逑Ｉ逡逑ＡＩ２Ｏ３邐Ｗａｖｅｍｅｔｃｒ邋「邐逡逑ｄ邐ａｉ邋ａ邋＾邐邐邋Ｓａｗｔｏｏｔｈ邋ｗａｖｅ逡逑Ｆｉｂｅｒ邋Ｃｏｕｐｌｉｎｇ邐Ｄｉｃｈｒｏｍａｔｉｃ邋ａ邐邐邐逡逑ｍ邐ｓｙ咖１邋■邐？邐ＪＪ？ｉｒｒｏｒ邋Ｉ邋＾邐邐邐Ｄｅｔｅｃｔｏｒ逡逑ｍ邋＾￣＾￣Ｎｒ￣？Ａ—？邋，￣叫邋ｆ－ｐｉ—德ｒ逡逑．．，邐．Ｐａｒｔ邋ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ逡逑ＬＤ邐Ｍｌ邋Ｉ邋Ｍ３邋＾ｎｒ邐邐逡逑中，，’廣邐Ｐｏｗｅｒ邋ｍｅｔｅｒ邋＂邐｝邐Ｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅ邋——逡逑丁ｍ：ＹＡＧ邋ｃｒｙｓｔａｌ邋邐邋邐逡逑圖１－５邋Ｆ－Ｐ標(biāo)準(zhǔn)具、體布拉格光柵及短腔法聯(lián)用的單縱模徵光器的逡逑２０１３年４月，ＴｉｎｇｔｉｎｇＬｕ、Ｊｕｎｔａｏ邋Ｗａｎｇ等研．究者報(bào)道神寄效單縱j綠逡逑光激光器［１（）］。該激光器采用雙端８0８ｎｍＬＤ泵浦，激光晶體為Ｎｄ：ＹＡＧ，通過逡逑在腔內(nèi)插入ＬＢＯR滋灞鍍禱袢。擔(dān)常玻睿礪坦饈涑觥Ｑ〉プ菽５姆絞轎腫幼⑷脲義戲�、褱峡V沾芍鞫繞狄約芭ぐ諛Ｇ蝗址絞攪鮮褂

本文編號(hào)：2715706