激光測(cè)距雷達(dá)由于其探測(cè)距離遠(yuǎn),測(cè)量精準(zhǔn),抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)良特性,以及其在軍事和民用上的廣泛應(yīng)用,成為近些年人們研究的熱點(diǎn)課題之一,2μm固體激光器具有對(duì)人眼安全,大氣傳輸能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),同時(shí)探測(cè)技術(shù)比較成熟,成為激光測(cè)距雷達(dá)發(fā)射機(jī)的首選光源,注入鎖頻技術(shù)能夠提供單縱模,窄線寬,頻率穩(wěn)定度高,脈沖能量高,脈寬窄,峰值能量較高的單頻脈沖光,滿(mǎn)足了激光測(cè)距雷達(dá)對(duì)發(fā)射機(jī)的要求,本課題圍繞注入鎖頻技術(shù),為了獲得脈沖寬度更窄的單頻脈沖光,針對(duì)2μm Ho:YAG注入鎖頻固體激光器,開(kāi)展了相關(guān)的研究工作。理論方面,從光與物質(zhì)相互作用的經(jīng)典理論出發(fā),研究了種子光誘導(dǎo)輸出單頻脈沖的物理機(jī)制,以及在種子光注入耦合過(guò)程中需要滿(mǎn)足的橫向模式匹配以及縱向模式匹配。針對(duì)縱模匹配,研究了種子光頻率失諧對(duì)注入功率的影響,對(duì)于橫模匹配研究了其耦合效率問(wèn)題,分析研究了影響激光器能量提取效率和脈沖寬度的因素。在激光器設(shè)計(jì)過(guò)程中,研究了晶體的熱焦距效應(yīng),利用ABCD矩陣研究了激光器腔內(nèi)的光斑變化以及腔體的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)方面,注入鎖頻激光器通常有三部分組成,主激光器,從激光器以及注入耦合部分,對(duì)于主激光器使用非平面環(huán)形腔,獲得了較高功率,頻率穩(wěn)定度高的單頻連續(xù)光,并對(duì)輸出光的不同特性進(jìn)行了研究,然后分析設(shè)計(jì)了兩種腔長(zhǎng)較短的從激光器,研究了其連續(xù)輸出光特性,采用聲光調(diào)Q技術(shù)獲得脈沖光,探究了其不同重頻下的脈沖輸出特性,設(shè)計(jì)了注入耦合系統(tǒng),對(duì)于注入耦合要滿(mǎn)足的各項(xiàng)要求進(jìn)行了分析,利用光束變換實(shí)現(xiàn)了橫模匹配,使用Ramp-hold-fire技術(shù)完成了縱向模式匹配。在以上工作的基礎(chǔ)上完成了兩種諧振腔的注入鎖頻工作,分別為采用和未采用凸透鏡補(bǔ)償?shù)膬煞N不同的從激光器矩形腔,分別對(duì)其注入鎖頻現(xiàn)象進(jìn)行了分析研究。對(duì)于沒(méi)有采用凸透鏡補(bǔ)償矩形腔成功實(shí)現(xiàn)了注入鎖頻,獲得了重頻200Hz,單脈沖能量2.23mJ,脈寬50ns的單頻脈沖光輸出,分析了注入前后的脈沖建立時(shí)間,能量以及脈寬變化,而對(duì)于采用凸透鏡補(bǔ)償?shù)木匦吻挥捎谥C振信號(hào)不穩(wěn)定未能實(shí)現(xiàn)注入鎖頻,分析研究了導(dǎo)致信號(hào)不穩(wěn)定的原因,對(duì)以后的注入鎖頻工作有一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TN248;TN958
【部分圖文】：

圖 1-1 實(shí)驗(yàn)裝置圖[26]Lamrini.[27]使用一個(gè)輸出波長(zhǎng)為 1.9μm 的 LD 泵浦摻雜濃度 的 Ho:YAG 晶體，在泵浦功率為 160W，輸出功率為 11.8W效率為 42%，重頻 100Hz 時(shí)最大輸出能量為 30mJ。實(shí)驗(yàn)裝圖 1-2 實(shí)驗(yàn)裝置圖[27]工大申英杰等人[28]使用波長(zhǎng)為 1.91μm 的 Tm:YLF 雙端泵%的 Ho:YAG 晶體，泵浦功率為 162W 時(shí)，連續(xù)輸出功率為7.8%。重頻 30kHz 時(shí)，輸出能量最大 3.37mJ，斜效率為 66

圖 1-1 實(shí)驗(yàn)裝置圖[26]2011 年 Lamrini.[27]使用一個(gè)輸出波長(zhǎng)為 1.9μm 的 LD 泵浦摻雜濃度為 0.5%，長(zhǎng)度 100mm 的 Ho:YAG 晶體，在泵浦功率為 160W，輸出功率為 11.8W，波長(zhǎng)為2.09μm，斜率效率為 42%，重頻 100Hz 時(shí)最大輸出能量為 30mJ。實(shí)驗(yàn)裝置如圖 1-2 所示。

圖 1-3 實(shí)驗(yàn)裝置圖[28] Chen.etal.[29]利用圖 1-4 實(shí)驗(yàn)裝置采用被動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了單脈沖能量 2.47mJ，最大平均功為 35 到 40ns。
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本文編號(hào)：2876809