双频激光放大特性及其热效应研究

发布时间：2017-10-10 14:19

  本文关键词：双频激光放大特性及其热效应研究

  更多相关文章： 光生毫米波 双频微片激光器 MOPA系统 激光放大 热效应

【摘要】：近年来,随着手机和移动互联网的日益普及流行,无线通信技术已成为通信领域研究的热点。在无线电频谱资源的使用方面,当前使用最广泛的分米波、厘米波频段资源即将被占用耗尽,人们将研究的焦点转移到频率更高,频段范围更大的毫米波上。双频微片激光器输出相位相关的双频激光用于拍频获得毫米波是一个相对简单且有效的方法。因此,各国研究人员对于双频微片激光器如何输出大功率、大频差的激光研究颇多。为了获得理想的大功率双频激光源,本论文从理论和实验两方面研究如何获得大功率双频激光,并对影响激光输出的热效应进行研究,具体包括以下几方面的内容:(1)对毫米波的发展前景和几种常见的光生毫米波技术进行概述,并说明双频微片激光器用于获得毫米波源的优越性。然后对国内外关于双频微片激光器的研究现况和进展进行阐述。(2)叙述激光产生的原理和激光器的结构组成,并详细介绍激光增益介质。随后对双频微片激光器的构成进行阐述。此外通过分析速率方程,推导出可以描述激光输出特性的表达式。(3)阐述两种激光模式:纵模和横模。介绍实现输出大功率双频激光的原理和方法。研究由双频Nd:YVO4晶体微片激光器和Nd:YVO4固体激光放大器组成的MOPA系统,输出的种子激光的输出功率和频谱、放大激光输出功率和放大倍数。将LD抽运功率保持在2.23 W,种子激光输出功率达到最大的247.8 mW,斜效率为24.34%。放大激光功率为2.38 W,放大倍数为9.65。通过分析频谱和功率放大倍数可知,频谱不匹配和增益饱和效应是导致输出功率不理想的两个原因。(4)对热效应理论中的热致腔长变化以及热致折射率变化两方面进行深入研究。利用热效应和频谱匹配的相关性,研究在对激光晶体施加温控的情况下,放大激光的输出功率和频谱特性。当激光晶体温度保持在53.3°C,将LD抽运功率保持在2.23 W,双频放大激光的功率为2.40 W,频差为45.03 GHz。放大激光的光束质量相比于种子有所改善提高。通过Ansys仿真可知,在同等条件下,当激光晶体的截面边长越短、厚度越厚时,晶体内部中心与外部表面之间温差越小。
【关键词】：光生毫米波 双频微片激光器 MOPA系统 激光放大 热效应
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 选题背景与意义10-13
• 1.1.1 毫米波的发展前景10-11
• 1.1.2 光生毫米波技术的介绍11-13
• 1.2 双频微片激光器的研究现状13-21
• 1.2.1 国外研究现状13-17
• 1.2.2 国内研究现状17-21
• 1.3 论文研究内容概述21-22
• 第2章 双频微片激光器理论研究22-31
• 2.1 激光器的介绍22-23
• 2.1.1 激光产生原理22
• 2.1.2 激光器的结构22-23
• 2.2 激光增益介质的特性研究23-25
• 2.3 双频微片激光器的构成25-26
• 2.3.1 双频激光器增益介质的选择25
• 2.3.2 双频激光器抽运源的选择25
• 2.3.3 双频激光器谐振腔的选择25-26
• 2.4 微片激光器速率方程分析26-28
• 2.5 LD抽运双频微片激光器特性分析28-30
• 2.5.1 阈值抽运功率28
• 2.5.2 输出功率28-29
• 2.5.3 斜效率29-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第3章 大功率双频激光的研究31-41
• 3.1 谐振腔中的激光模式31-33
• 3.1.1 纵模与双频激光输出的原理31-33
• 3.1.2 横模33
• 3.2 功率放大33-35
• 3.2.1 调Q技术34
• 3.2.2 MOPA系统34-35
• 3.2.3 功率放大与频谱匹配的关系35
• 3.3 实验装置介绍35-36
• 3.4 种子激光的输出功率与频谱分析36-38
• 3.5 放大激光的输出功率分析38-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第4章 热效应的研究41-51
• 4.1 热效应的理论研究41-42
• 4.1.1 热致腔长变化41-42
• 4.1.2 热致光折变效应42
• 4.1.3 温控装置的选择42
• 4.2 温控实现激光输出42-46
• 4.3 Ansys仿真46-50
• 4.3.1 Ansys软件简介46
• 4.3.2 建模及载荷计算46-48
• 4.3.3 晶体截面边长与温度变化关系48-49
• 4.3.4 晶体厚度与温度变化关系49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 总结与展望51-52
• 5.1 总结51
• 5.2 展望51-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-59
• 附录59

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈雨金;龚兴红;林炎富;罗遵度;黄艺东;;免加工微片激光器[J];激光与光电子学进展;2007年02期

2 王淑香;陈云琳;颜彩繁;詹鹤;许京军;张光寅;;微片激光器的最新研究进展[J];量子电子学报;2007年04期

3 项党,李英;微片激光器绿光混沌问题的分析[J];红外与毫米波学报;1996年06期

4 胡淼;张慧;张飞;刘晨曦;徐国蕊;邓晶;黄前锋;;用于光生毫米波的双频微片激光器热致频差特性研究[J];物理学报;2013年20期

5 项党，李英;微片激光器模式匹配[J];光子学报;1996年06期

6 胡淼;陈军;葛剑虹;陈哲敏;汪莎;;增益开关型微片激光器的时间特性[J];中国激光;2007年04期

7 ;法国新仪器产品四则[J];现代科学仪器;1997年01期

8 张亦男;谈宜东;张书练;;用于全内腔微片激光器稳频的温度控制系统[J];红外与激光工程;2012年01期

9 ;上海光机所的微片激光器输出径向偏振脉冲光束[J];光机电信息;2008年12期

10 李波;曾晓东;;微片激光器线性调频技术的研究[J];电子科技;2010年04期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 曹镱;刘佳;刘江;王璞;;石墨烯调Q的Nd:YAG晶体微片激光器[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

2 张松;张书练;谈宜东;任舟;;全内腔Nd:YAG微片激光器的双频控制及稳定[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年

3 陈雨金;龚兴红;林炎富;罗遵度;谭奇光;黄艺东;;Nd~(3+)：LaB_3O_6解理微片激光器[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年

4 张军杰;戴世勋;胡丽丽;姜中宏;;用于微片激光器的高Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂的氟铝玻璃的光谱性质[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 颜亚伟;LD泵浦宽温绿光微片激光器[D];天津大学;2013年

2 秦青;LD泵浦的微片激光器[D];山东大学;2016年

3 孙骁;双频微片激光器模式竞争及功率均衡机制研究[D];杭州电子科技大学;2016年

4 郑尧元;双频激光放大特性及其热效应研究[D];杭州电子科技大学;2016年

5 唐拥攀;微片激光器的理论和实验研究[D];杭州电子科技大学;2012年

6 王海霞;全固态短脉冲微片激光器研究[D];山东师范大学;2010年

7 刘扬;激光二极管泵浦的被动调Q微片激光器的研究[D];长春理工大学;2004年

8 张慧;LD抽运的双频微片激光器的频谱研究[D];杭州电子科技大学;2014年

9 安汝德;预泵浦Cr，，Nd：YAG双频微片激光器研究[D];杭州电子科技大学;2013年

10 廖明墩;LD泵浦钒酸盐晶体被动调Q微型激光器研究[D];山东大学;2009年

本文编号：1006839