【摘要】：激光由于其高單色性,強相干性以及優(yōu)良的方向性,在工業(yè)、軍事、能源、醫(yī)療、通訊等各大領(lǐng)域具有越來越重要的應(yīng)用價值,被稱為20世紀最偉大的科研成果之一。但受限于激光增益介質(zhì)的能級結(jié)構(gòu),最初的激光輸出波長過于單一,無法滿足工程以及科研方面的需求。激光頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)的出現(xiàn),成功的突破了這一限制,大大拓寬了激光輸出波長窗口,成為了獲得新激光光源的有效手段,開啟了激光技術(shù)的新時代。在實際應(yīng)用過程中,激光頻率轉(zhuǎn)換仍存在光束質(zhì)量難以保證、光學元件損傷等問題,本論文針對固體激光的倍頻、三倍頻過程展開研究,具體研究內(nèi)容如下:(1)針對邁克爾遜干涉裝置監(jiān)測水溶法KDP晶體生長對激光光源高光束質(zhì)量的需求,研制了一臺532nm連續(xù)綠光固體激光器,代替現(xiàn)有的氦氖光源,以解決氦氖光源功率低、光束質(zhì)量差,水吸收相對較大的問題。該激光器輸出功率為300mW,光束質(zhì)量因子Mx2和均為1.03,2小時內(nèi)輸出功率穩(wěn)定性為1%。(2)針對超聲成像對激光光源多波長、高峰值以及易于光纖耦合的需求,利用雙諧振腔結(jié)構(gòu)研制了一臺1064 nm與532 nm輸出可切換的固體激光器。利用偏振旋轉(zhuǎn)以及偏振分光特性,通過對旋光晶體進出的控制,使激光器在不同的諧振腔中工作,從而輸出不同波長。該激光器的激光輸出重頻為10kHz,在脈沖周期達到了Nd:YV04上能級壽命極限的情況下,1064nm輸出功率可達3.6W,脈沖寬度為10ns,光束質(zhì)量因子Mx2和My2分別為1.19和1.18;532nm輸出功率為2.5W,脈沖寬度為8.7 ns,光束質(zhì)量因子Mx2和My2My2分別為1.2和1.18。(3)針對3C打標對激光光源短波長、高重頻以及光束質(zhì)量的需求,研制了一臺紫外激光器。為降低熱透鏡的影響,該激光器采用凸面鏡作為前腔鏡;為解決紫外膜層損傷問題,采用布儒斯特角切割的LBO晶體作為三倍頻晶體,該晶體可實現(xiàn)三波分離,避免了在諧振腔內(nèi)插入分光鏡。該激光器重復頻率可調(diào),在重復頻率為40kHz時,可實現(xiàn)3.65W的紫外激光輸出,脈沖寬度為17.5ns,光束質(zhì)量因子Mx2和My2分別為1.13和1.32。(4)為消除慣性約束核聚變驅(qū)動器終端光學組件中熔石英透鏡的紫外損傷問題,理論與實驗研究了利用拼接晶體實現(xiàn)匯聚光束三倍頻的構(gòu)型方案。分析了匯聚光束的偏振、非線性系數(shù)以及相位匹配情況。模擬了匯聚光束三倍頻轉(zhuǎn)換效率,設(shè)計了 3塊拼接LBO晶體,并利用口徑為18mm的光斑進行F數(shù)為25的匯聚三倍頻實驗,獲得了 110 mJ的匯聚紫外光,三倍頻轉(zhuǎn)換效率為20%,驗證了該方案的可行性。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN248.1
【圖文】：

逡逑激光頻率保持單向轉(zhuǎn)換。如圖１－２所示。逡逑Ｉ邐⑴逡逑：邐（２）邐：逡逑°邋Ｉ邋２１，邐５／，邐４１邐５Ｉ：邐６１，逡逑圖１－２倍頻轉(zhuǎn)換效果與晶體厚度的關(guān)系，（１）完全相位匹配，逡逑（２）準相位匹配，（３）相位失配逡逑相比ＢＰＭ技術(shù)，ＱＰＭ技術(shù)確實具有不少優(yōu)勢，比如使用波長范圍寬，避免空逡逑間走離，突破了相位匹配對波矢傳播方向以及偏振的嚴格限制等。但是利用ＱＰＭ逡逑技術(shù)對晶體進行周期性極化操作后，諧波轉(zhuǎn)換晶體的非線性系數(shù)會受到影響。相逡逑同晶體長度下，ＱＰＭ的轉(zhuǎn)換效率僅能達到理想ＢＭＰ技術(shù)的（２／７ｔ）Ｍ＃２２］。所以通逡逑常情況下

逡逑激光頻率保持單向轉(zhuǎn)換。如圖１－２所示。逡逑Ｉ邐⑴逡逑：邐（２）邐：逡逑°邋Ｉ邋２１，邐５／，邐４１邐５Ｉ：邐６１，逡逑圖１－２倍頻轉(zhuǎn)換效果與晶體厚度的關(guān)系，（１）完全相位匹配，逡逑（２）準相位匹配，（３）相位失配逡逑相比ＢＰＭ技術(shù)，ＱＰＭ技術(shù)確實具有不少優(yōu)勢，比如使用波長范圍寬，避免空逡逑間走離，突破了相位匹配對波矢傳播方向以及偏振的嚴格限制等。但是利用ＱＰＭ逡逑技術(shù)對晶體進行周期性極化操作后，諧波轉(zhuǎn)換晶體的非線性系數(shù)會受到影響。相逡逑同晶體長度下，ＱＰＭ的轉(zhuǎn)換效率僅能達到理想ＢＭＰ技術(shù)的（２／７ｔ）Ｍ＃２２］。所以通逡逑常情況下

圖２－１激光晶體的熱透鏡焦距與泵浦功率的關(guān)系曲線逡逑為了提高光束質(zhì)量，抑制激光多橫模起振，我們采用平平腔設(shè)計。通過高斯逡逑光束傳輸ＡＢＣＤ矩陣計算諧振腔內(nèi)基頻光分布情況，計算結(jié)果如圖２－２所示。當逡逑泵浦功率在５Ｗ－１５Ｗ之間時，諧振腔處于穩(wěn)區(qū)。此時基模光斑略小于泵浦光斑（半逡逑徑４０（Ｈｉｍ），模式匹配情況較好。逡逑１０００邋邐逡逑９００邋－逡逑Ｅ逡逑ｆ邐＇邐Ｉ逡逑３邐８００邋－邐＾逡逑ｓ邐．邐｜逡逑０邐７００邋？邐ｊ逡逑（0邐ｉ逡逑＾邐＇邐＼邐Ｉ逡逑６００邋－邐＼邐／逡逑１邐？邋＼邐／逡逑ｉ邋．邐＼邐／逡逑Ｔ３邐、、邐／逡逑§邋４００邋－邐、、、、、？逡逑Ｌｉ－邐￣邐—邐■—邐逡逑３００邋邐ｉ邐？邐１邐＞邐１邐邐邐１邐？邐ｉ邐逡逑０邐５邐１０邐１５邐２０逡逑Ｐｕｍｐ邋ｐｏｗｅｒ／Ｗ逡逑圖２－２增益晶體處基模光斑半徑隨泵浦功率的變化曲線逡逑２．３實驗逡逑２．３．１實驗裝置逡逑激光器米用激光二極管（Ｌａｓｅｒ邋ｄｉｏｄｅ，邋ＬＤ）作為端錄錄浦源，通過芯徑為４００ｕｍ逡逑１１逡逑

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張書練,王玉堂;激光頻率分裂技術(shù)現(xiàn)狀和展望[J];光電子·激光;1997年02期

2 B.stahlberg;謝毅;;用法布里-珀羅干涉儀和數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)控制激光頻率[J];國外計量;1987年03期

3 徐至展,余瑋,張文琦,徐鐵峰;雙頻激光在不均勻等離子體中的耦合[J];物理學報;1988年07期

4 傅思鏡;梁麗貞;;激光振蕩模的耦合與模式觀察實驗[J];物理實驗;1988年05期

5 陳徐宗,張劍,袁杰,陳超,王義遒;630nm-640nm波段半導體激光頻率標準的研究進展[J];量子光學學報;2002年S1期

6 屠世谷;;激光頻率標準[J];激光與光電子學進展;1980年04期

7 朱昊;曹良才;張書練;胡朝暉;任舟;;激光頻率分裂與模競爭實驗系統(tǒng)構(gòu)建[J];實驗技術(shù)與管理;2012年05期

8 陳本永;楊萬福;嚴利平;;激光頻率(波長)測量技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J];激光雜志;2009年02期

9 王建成;;基于單片機的主動激光頻率控制技術(shù)[J];計算機測量與控制;2005年12期

10 ;激光頻率轉(zhuǎn)換裝置[J];光機電信息;1999年10期

相關(guān)會議論文 前9條

1 陳徐宗;張劍;袁杰;陳超;王義遒;;630nm-640nm波段半導體激光頻率標準的研究進展[A];第十屆全國量子光學學術(shù)報告會論文論文集[C];2002年

2 閆海洋;汪方躍;葛粲;;低頻激光剝蝕礦物分析技術(shù)[A];2017中國地球科學聯(lián)合學術(shù)年會論文集（四十五）——專題89：磁層中的等離子體物理過程、專題90：礦物物理與礦物界面過程、專題91：測試新技術(shù)及其地質(zhì)應(yīng)用[C];2017年

3 張書練;;基于激光頻率分裂效應(yīng)的光學位相延遲測量原理及儀器[A];第十三屆全國光學測試學術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2010年

4 張文武;陶平均;涂其;李東陽;楊元政;;激光表面熔融對塊體非晶合金微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響[A];第十一屆中國鋼鐵年會論文集——S12.非晶合金[C];2017年

5 張書練;朱鈞;李巖;韓艷梅;;用激光頻率分裂效應(yīng)進行波片測量原理[A];第九屆全國光學測試學術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2001年

6 郝杰鵬;吳文峰;雷冠群;梁曉陽;周斌權(quán);;應(yīng)用于原子陀螺儀的激光頻率控制方法研究[A];中國慣性技術(shù)學會第七屆學術(shù)年會論文集[C];2015年

7 伊林;袁杰;齊向暉;陳文蘭;張志剛;陳徐宗;;以I_2和Rb為樣品的激光頻率標準與穩(wěn)頻飛秒光學頻率梳的研制[A];第十二屆全國量子光學學術(shù)會議論文摘要集[C];2006年

8 張行愚;王青圃;李述濤;陳曉寒;叢振華;劉兆軍;范書振;;全固體拉曼激光器[A];第十七屆十三�。ㄊ校┕鈱W學術(shù)年會暨“五省一市光學聯(lián)合年會”論文集[C];2008年

9 杜娟;陳迪俊;陳澤恒;劉丹;劉繼橋;陳衛(wèi)標;;CO_2濃度測量激光雷達種子激光頻率穩(wěn)定技術(shù)研究[A];2015年紅外、遙感技術(shù)與應(yīng)用研討會暨交叉學科論壇論文集[C];2015年

相關(guān)博士學位論文 前4條

1 吳浩煜;光纖激光頻率梳關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];中國科學技術(shù)大學;2018年

2 許新科;激光掃頻干涉絕對距離測量關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2017年

3 吳學健;可調(diào)諧半導體激光器相移干涉硅球直徑測量[D];清華大學;2014年

4 徐周翔;冷原子干涉實驗的激光頻率以及過程的自動控制[D];浙江大學;2012年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 李大振;固體激光頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)研究[D];山東大學;2019年

2 沈志;面向Pb99表面的激光標刻關(guān)鍵技術(shù)研究[D];蘭州理工大學;2019年

3 姜坤良;碘分子光譜用于可搬運鐿光鐘激光頻率穩(wěn)定的實驗研究[D];中國科學院大學(中國科學院武漢物理與數(shù)學研究所);2019年

4 楊童;選擇性龍激光前列腺術(shù)與經(jīng)尿道前列腺電切術(shù)的臨床治療效果比較[D];吉首大學;2018年

5 黃楊篤優(yōu);手持激光臺階縫隙測試儀設(shè)計[D];電子科技大學;2018年

6 李恩;光鎖相環(huán)中激光頻率捕獲的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學;2012年

7 吳秀麗;Er:YAG激光照射對牙體硬組織表面結(jié)構(gòu)和形態(tài)學影響的實驗研究[D];第三軍醫(yī)大學;2017年

8 張艷峰;用于冷原子操控的拉曼光源的產(chǎn)生及激光頻率鏈[D];山西大學;2012年

9 王國慧;單頻Nd：YAG激光頻率穩(wěn)定關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安理工大學;2009年

10 姚輝彬;原子干涉轉(zhuǎn)動測量中的激光頻率控制研究[D];華中科技大學;2015年

本文編號：2767440