连续Ho:YAG陶瓷声光锁模技术及其稳定性研究

发布时间：2018-01-12 22:38

  本文关键词：连续Ho:YAG陶瓷声光锁模技术及其稳定性研究　出处：《哈尔滨工业大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：2μm激光处于人眼安全波段和大气窗口波段,可以应用在光子医学、远程遥感、测量以及作为OPO等非线性频率转换的泵浦源。锁模激光有脉宽窄、峰值功率高、重复频率高等优点,在光谱技术、材料的微加工、医学手术、水下探测、化学反应和分子动力学等研究领域有着广泛的应用。而陶瓷基质由于成本低、加工方便和可掺杂浓度高等优点实用价值较高。本论文的目的是采用恰当的锁模技术得到以陶瓷为基质的、稳定的、皮秒级的脉冲,使其有较高的实用价值。首先根据Ho:YAG速率方程理论分析了激光的粒子数反转比等参数,根据Ho:YAG陶瓷的吸收谱和发射谱计算了Ho:YAG陶瓷的增益曲线。同时,我们对主动锁模的原理也进行了分析和讨论,并利用增益曲线计算了理想情况下的锁模脉宽。分析了标准具效应对锁模脉宽的加宽,分析了锁模和自由振荡状态下的功率关系。然后,采用Tm:YLF激光器作为泵浦源进行了声光锁模的初步探究,由于初步实验的结果并不理想,所以我们分析了阻碍锁模稳定的最重要因素-弛豫振荡对锁模的影响。通过对光斑、反馈、泵浦源等因素的分析提出了改进的方案。利用该方案对Tm:YLF激光器泵浦的声光锁模做出了改善,得到了可以在分钟量级稳定的锁模激光。最后,采用Tm光纤激光器泵浦Ho:YAG陶瓷和晶体,经调试后得到了可以连续稳定运行2小时以上的主动锁模激光。我们对其功率特性、脉宽特性、频谱特性和光束质量作了细致的分析,脉宽分别为241ps(Ho:YAG陶瓷)和294ps(Ho:YAG晶体),重复频率分别为82.15MHz和81.92MHz,最大功率分别为1.84W和3.41W,光束质量因子均为1.16。
[Abstract]:The 2 渭 m laser can be used in photonic medicine, remote sensing, measurement and pump source for nonlinear frequency conversion such as OPO and so on. The mode-locked laser has narrow pulse width. High peak power, high repetition rate and other advantages in spectral technology, material microprocessing, medical surgery, underwater detection. Chemical reaction and molecular dynamics have been widely used in the field of chemical reaction and molecular dynamics. Ceramic matrix is low cost due to its low cost. The purpose of this paper is to obtain the stable picosecond pulse based on ceramics by using appropriate mode-locking technology. It has high practical value. Firstly, the parameters such as the population inversion ratio of the laser are analyzed according to the Ho:YAG rate equation theory. According to the absorption and emission spectra of Ho:YAG ceramics, the gain curves of Ho:YAG ceramics are calculated. At the same time, the principle of active mode-locking is also analyzed and discussed. The gain curve is used to calculate the mode-locked pulse width under ideal conditions, the broadening of the mode-locked pulse width by the standard effect is analyzed, and the power relationship between the mode-locking and the free oscillation state is analyzed. The Tm:YLF laser is used as the pump source to study the mode-locking of acousto-optic. The results of the preliminary experiment are not ideal. Therefore, we analyze the influence of relaxation oscillation on mode-locking, which is the most important factor that hinders the stability of mode-locking. An improved scheme is proposed by analyzing the pump source and other factors. By using this scheme, the mode-locked laser pumped by Tm:YLF laser is improved, and the mode-locked laser can be stabilized in minutes. Finally. Ho:YAG ceramics and crystals pumped by TM fiber laser are used to obtain active mode-locked laser which can run continuously and stably for more than 2 hours after debugging. The power characteristics and pulse width characteristics of the laser are investigated. The spectral characteristics and beam quality are analyzed in detail. The pulse widths are 241 PS Ho: YAG ceramics and 294 PS Ho: YAG crystals, respectively. The repetition frequency is 82.15MHz and 81.92MHz, the maximum power is 1.84W and 3.41W, and the beam quality factor is 1.16.
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN248

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本文编号：1416329