基于主被动调Q与选模获取光滑时域波形及单纵模激光的技术研究

发布时间：2020-05-05 03:55

【摘要】：传统的固态激光器由于多纵模运转导致时域波形呈现出严重的调制现象,这一点不可避免地限制了固体激光器在实际中的应用。本文对主被动调Q结合谐振反射器及扭摆腔获得光滑高斯型脉冲及单纵模输出激光的技术进行了研究。首先,回顾了单纵模激光器的发展历程,对实现单纵模的方法进行了总结,分析了固体激光器中实现单纵模输出的研究现状。对双调Q激光器的研究进展进行了分析,双调Q的优点在于改善时域波形的对称度,缩短脉冲宽度。其次,针对调Q速率方程,通过计算机编程结合激光振荡的物理过程对满足被动调Q速率方程的超越方程进行数值求解,得出相应的参数(被动调Q初始透过率T_0、输出耦合镜反射率R)与输出的能量、脉宽、峰值功率的关系。之后,在模式差异确定时,给出了单纵模输出与激光振荡次数的关系。分析了固体激光器增益介质中的空间烧孔效应引起多纵模振荡的原理及单纵模激光输出抑制空间烧孔效应的必要性,及扭摆腔抑制空间烧孔效应产生的原理。利用薄膜理论对谐振反射器作为选模器件和输出耦合镜时谐振腔的纵模模式进行研究,研究了影响反射谱包络周期及精细结构周期的因素,结合谐振腔纵模间隔,给出了精细结构周期对单纵模输出特性的影响。最后,在主动Q调制波形给定的情况下,实验上对主被动调Q获得光滑对称高斯型时域脉冲与被动调Q时域脉冲进行比较,指出了影响时域脉冲波形的因素。之后对主被动调Q及被动调Q的输出参数进行了比较分析。得出不同的谐振反射器参数以及Cr~(4+):YAG的初始透过率T_0值与激光器单纵模输出关系,以及构成扭摆腔的两个四分之一波片的快轴夹角对谐振腔输出的时域波形影响。最后,对不同参数下激光器输出能量、脉宽、峰值功率参数的差异进行了分析。最终在主被动调Q下,结合谐振反射器及扭摆腔技术。在谐振反射器镜片厚度1.5 mm、间距L为7.5 cm、T_0值为6.23%时激光器输出的单纵模率达到了92.6%,此时的能量为11.39 mJ,能量稳定性为0.38 mJ,时域波形高斯拟合度为0.9886。
【图文】：

调Q脉冲,速率方程,工程硕士学位,单纵模激光

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文了可饱和吸收体的激发态吸收项，给出了空间结构的调 Q 速率方程，利用改进的方程对激光器的输出参数进行优化[21]。2000 年，Xingyu Zang、Shengzhi Zhao 和 Qingpu Wang 等人提出了被动调速率方程的三维模型[22]2005 年，Kouznetsov D 与 Bisson J 等人利用短腔法获得了单纵模激光输出，具有 50%的光光效率，泵浦阈值只有几瓦[8]。

单纵模,随机抖动,碟片,可饱和吸收体

- 3 -图 1-2 Schuhmann K 与 Kirch K 等人获得单纵模输出的实验结构[9]，Cole B，Goldberg L 等人通过对可饱和吸收体直接漂白的脉冲随机抖动问题，，获得了稳定的调 Q 脉冲输出[23]，如图，Schuhmann K 与 Kirch K 等人研究了碟片激光器中的空间腔法获得了单纵模输出[9]。不同于传统的扭摆腔结构，文献
【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】：2019
【分类号】：TN24

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