【摘要】：近年來(lái),隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,各種新型無(wú)線通信業(yè)務(wù)迭出,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)指數(shù)式增長(zhǎng),有限的頻譜資源變得越來(lái)越稀缺,此前尚未使用的毫米波和亞毫米波也開(kāi)始被提上日程。為了得到上述信號(hào),我們需要合適的雙頻/雙波長(zhǎng)激光器,而在常見(jiàn)的晶體激光器中,摻釹離子的激光器憑借著其較大的增益帶寬,已成為目前主流雙頻/雙波長(zhǎng)激光器的研究對(duì)象之一。本文在此基礎(chǔ)上,提出了一種結(jié)構(gòu)更加特殊的Nd:YVO4/Nd:GdVO4組合晶體新型激光器,并實(shí)驗(yàn)研究了其溫控輸出特性,最后理論分析了其功率均衡的實(shí)現(xiàn)機(jī)理。全文的大致內(nèi)容如下:(1)概括性地說(shuō)明了亞毫米波的現(xiàn)實(shí)意義及應(yīng)用前景,并重點(diǎn)介紹了其常見(jiàn)的光學(xué)生成方法,最后對(duì)雙頻/雙波長(zhǎng)激光器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀做了簡(jiǎn)單介紹。(2)先介紹了摻釹組合晶體雙波長(zhǎng)激光器的構(gòu)成,接著從量子學(xué)角度對(duì)激光器的工作原理做了剖析,分析了四能級(jí)系統(tǒng)速率方程、輸出特性等理論,最后分析了此類激光器的功率均衡度調(diào)節(jié)方法。(3)實(shí)驗(yàn)研究了在一定抽運(yùn)條件下,Nd:YVO4/Nd:GdV04組合晶體隨溫度變化的輸出特性。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,設(shè)置泵浦電流為14.5 A,以℃為間隔改變組合晶體熱沉溫控溫度由5℃至40℃,激光器可實(shí)現(xiàn)310 GHz以上的大頻差激光信號(hào)輸出。分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)輸出雙頻信號(hào)的功率與熱沉溫控溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,擬合出的左右峰變化率分別為-0.0190/℃和-0.0082/℃,且在溫度為32.36℃時(shí),激光器達(dá)到功率均衡狀態(tài)。此外,還發(fā)現(xiàn)輸出激光信號(hào)的中心波長(zhǎng)會(huì)隨著熱沉溫控溫度的上升發(fā)生紅移,且兩者呈正相關(guān)關(guān)系,其中左峰漂移速度為9.70pmm/℃,右峰漂移速度為6.12 pmm/℃。(4)基于晶體熱效應(yīng)、組合晶體溫度場(chǎng)分布仿真以及相應(yīng)熒光譜的動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果,說(shuō)明了功率可調(diào)性是由組合晶體中兩種晶體熒光譜的溫度變化特性差異所引起。其中,仿真結(jié)果表明,組合晶體內(nèi)外存在溫差,前端Nd:YVO4晶體溫度與熱沉溫度相差約25℃,后端Nd:GdVO4晶體與熱沉溫度相差約50 0C。而熒光譜檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果則表明,Nd:YVO4/Nd:GdVO4組合晶體熒光譜左右峰的變化情況與實(shí)際輸出信號(hào)左右峰的變化趨勢(shì)基本一致,速率的吻合度也較高,且同樣存在功率均衡點(diǎn)。
【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】：2019
【分類號(hào)】：TN248
【圖文】：

內(nèi)容既包括它們的傳輸理論、產(chǎn)生裝置，也涉及諸如通訊系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)等具。由此可見(jiàn)，亞毫米波作為一種無(wú)線通信系統(tǒng)中的載體是具有發(fā)展前景的。逡逑米波的生成技術(shù)［１２，１３１主要分為兩類，一類是利用傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)來(lái)獲取，另器件產(chǎn)生光學(xué)雙頻信號(hào)來(lái)獲取。前者一般需要借助頻率振蕩器，而頻率振蕩般介于０－１００邋ＧＨｚ范圍之間，因此無(wú)法獲取頻率更高的亞毫米波。而后者一的光源拍頻產(chǎn)生所需信號(hào)，所獲信號(hào)不僅頻率超過(guò)０．３邋ＴＨｚ，且相位噪聲往以光生亞毫米波技術(shù)的出現(xiàn)，打破了原有復(fù)雜半導(dǎo)體技術(shù)信號(hào)源在相位噪聲、范圍等方面的局限性，成為當(dāng)下亞毫米波生成技術(shù)的主要研究方向。逡逑毫米波技術(shù)是指通過(guò)光學(xué)的方法來(lái)生成相應(yīng)的信號(hào)。它與傳統(tǒng)技術(shù)最的信息中間載體是光信號(hào)，且僅在接收終端才解調(diào)成相應(yīng)的電信號(hào)。常見(jiàn)的制技術(shù)有四種，即光外差調(diào)制法，強(qiáng)度調(diào)制法，光注入鎖定相位法［２１，２２］其中，本論文所研宄的功率均衡機(jī)制與上述第一種調(diào)制方法密切相關(guān)，所以紹一下它的基本工作原理。逡逑差調(diào)制法（Ｏｐｔｉｃａｌ邋Ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ邋Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）的工作原理如圖１．１所不，一般是的光波進(jìn)行混頻、濾波后，通過(guò)光電檢測(cè)器獲得所需亞毫米波信號(hào)。逡逑

到了邋２００４年，法國(guó)學(xué)者Ｍａｒｃ邋Ｂｒｕｎｅｉ等人提出了一種通過(guò)雙折射晶體將不同偏振激光（0逡逑光和ｅ光）組合成大頻差雙頻信號(hào)的方法。他們所設(shè)計(jì)的諧振腔中了放置了一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)具，通逡逑過(guò)改變它們的角度可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出激光信號(hào)的頻差調(diào)諧。實(shí)驗(yàn)裝置如圖１．２所示，其使用逡逑￡１＇：￥１）舊３５３晶體作為增益介質(zhì)，獲得了最大頻差為４．２邋１＇１＾，左右波峰中心分別在１．５３３邋＾１１１１逡逑和１．５５０邋ｐｍ的雙頻激光信號(hào)，為亞毫米波信號(hào)的產(chǎn)生提供了一種思路。逡逑ａ邋Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ邋（ａ．邋ｕ．）逡逑Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋（�。龋┻姡桑驽澹姡姡姡义希窟姡浚�？＊邐？邋－？—逡逑圖１．２基于雙折射晶體的雙波長(zhǎng)激光器實(shí)驗(yàn)裝置及輸出頻差圖［２５】逡逑２００８年，來(lái)自澳大利亞Ｍａｃｑｕａｒｉｅ邋Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ的Ａａｒｏｎ邋ＭｃＫａｙ等人設(shè)計(jì)了一套頻差可調(diào)逡逑的雙螺旋偏振激光器，如圖１．３所示。該實(shí)驗(yàn)裝置中的增益介質(zhì)為Ｎｄ：ＹＡＧ晶體，摻雜濃度逡逑較高（４％），通過(guò)改變雙波片的相對(duì)角度，可以在調(diào)節(jié)頻差的同時(shí)，輸出穩(wěn)定的雙頻激光信逡逑號(hào)。實(shí)驗(yàn)最終獲得了邋５－１００邋ＧＨｚ可調(diào)節(jié)，穩(wěn)定度為１０－６的雙頻激光信號(hào)輸出。逡逑３逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2719796