基于光参量振荡技术的纳秒脉冲中红外激光器的工程化研究

发布时间：2017-12-14 16:00

  本文关键词：基于光参量振荡技术的纳秒脉冲中红外激光器的工程化研究

  更多相关文章： 光参量振荡器 中红外 MgO:PPLN 工程化

【摘要】：中红外激光在无线通信、遥感、光谱分析、环境检测、大气成分分析等领域有重大的应用价值。特别的,纳秒脉冲中红外激光由于其功率高及大气损耗低的特性,在军事对抗中有极其重要的应用价值,科研及军工单位对它的需求迫切。基于准相位匹配的光参量振荡技术是获取中红外激光的有效手段,同时,它具有波长可调谐、输出功率高的特点,使它对比其他技术优势明显。近年来,近红外激光技术和非线性晶体极化技术不断发展,使对中红外激光的研究不再局限于实验室水平,可以向工程化方向发展。本论文选用功率高,稳定性好的商用纳秒激光器作为泵浦源,用MgO:PPLN晶体作为非线性晶体,然后用扰流技术、3D打印技术、一体成型技术和加强筋结构等工程化手段,制作中红外激光器,解决了中红外激光器功率不稳定的问题。接着,用体积小、功率高(全风冷条件)、稳定性更好的光纤激光器作为泵浦源,使整机体积减小了一半以上。最后,使用多周期的MgO:PPLN晶体,通过可编程逻辑控制器(PLC)技术、控温技术和精确位移技术等,制作了一台可控制功率大小和波长调谐的控制器,并编写了一套控制软件,从而解决了中红外激光器波长调谐困难的问题。主要内容包括以下几个方面：1、用LD泵浦的Nd:YVO4固体激光器作为泵浦源,通过工程化手段研制成了一台中红外样机,它的特点是光束质量好,光光转换效率高、稳定性好,在3.74μm的平均输出功率为1.95W,24小时功率稳定性RMS为1.13%。这台激光器通过了多次开关机测试、长时间运行测试、震动测试和异地验收测试,并发现用它干扰红外探测器的效果明显。2、用大功率固体板条激光器作为泵浦源,进行了大功率中红外激光器的研究,分析了光学元件容易损坏的原因,最终获得12.2W的3.8μm激光输出和34.4W的2.7μm激光输出。3、分析了光纤激光器对比固体激光器的优势,用光纤激光器作为泵浦源。根据光纤激光器的特点,制作了一台体积小,全风冷,双波长的纳秒中红外激光器。这台样机通过了可靠性测试和异地验收测试,用户反馈良好。4、用光纤激光器作为泵浦源,使用8通道的多周期MgO:PPLN晶体,获得红外激光的波长调谐范围从1.4μm到4.33μm。使用可编程逻辑控制器、温控器和高精度的电动平移台制作了一台控制器,用于控制输出功率大小和设定波长值,并且编写了一套控制软件,软件界面友好且易于操作。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248

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本文编号：1288473