Ho：YAG注入锁频特性研究

发布时间：2020-11-09 18:28

　　 激光测距雷达由于其探测距离远,测量精准,抗干扰能力强的优良特性,以及其在军事和民用上的广泛应用,成为近些年人们研究的热点课题之一,2μm固体激光器具有对人眼安全,大气传输能力强的优势,同时探测技术比较成熟,成为激光测距雷达发射机的首选光源,注入锁频技术能够提供单纵模,窄线宽,频率稳定度高,脉冲能量高,脉宽窄,峰值能量较高的单频脉冲光,满足了激光测距雷达对发射机的要求,本课题围绕注入锁频技术,为了获得脉冲宽度更窄的单频脉冲光,针对2μm Ho:YAG注入锁频固体激光器,开展了相关的研究工作。理论方面,从光与物质相互作用的经典理论出发,研究了种子光诱导输出单频脉冲的物理机制,以及在种子光注入耦合过程中需要满足的横向模式匹配以及纵向模式匹配。针对纵模匹配,研究了种子光频率失谐对注入功率的影响,对于横模匹配研究了其耦合效率问题,分析研究了影响激光器能量提取效率和脉冲宽度的因素。在激光器设计过程中,研究了晶体的热焦距效应,利用ABCD矩阵研究了激光器腔内的光斑变化以及腔体的稳定性。实验方面,注入锁频激光器通常有三部分组成,主激光器,从激光器以及注入耦合部分,对于主激光器使用非平面环形腔,获得了较高功率,频率稳定度高的单频连续光,并对输出光的不同特性进行了研究,然后分析设计了两种腔长较短的从激光器,研究了其连续输出光特性,采用声光调Q技术获得脉冲光,探究了其不同重频下的脉冲输出特性,设计了注入耦合系统,对于注入耦合要满足的各项要求进行了分析,利用光束变换实现了横模匹配,使用Ramp-hold-fire技术完成了纵向模式匹配。在以上工作的基础上完成了两种谐振腔的注入锁频工作,分别为采用和未采用凸透镜补偿的两种不同的从激光器矩形腔,分别对其注入锁频现象进行了分析研究。对于没有采用凸透镜补偿矩形腔成功实现了注入锁频,获得了重频200Hz,单脉冲能量2.23mJ,脉宽50ns的单频脉冲光输出,分析了注入前后的脉冲建立时间,能量以及脉宽变化,而对于采用凸透镜补偿的矩形腔由于谐振信号不稳定未能实现注入锁频,分析研究了导致信号不稳定的原因,对以后的注入锁频工作有一定的指导意义。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN248;TN958
【部分图文】：

图 1-1 实验装置图[26]Lamrini.[27]使用一个输出波长为 1.9μm 的 LD 泵浦掺杂浓度 的 Ho:YAG 晶体，在泵浦功率为 160W，输出功率为 11.8W效率为 42%，重频 100Hz 时最大输出能量为 30mJ。实验装图 1-2 实验装置图[27]工大申英杰等人[28]使用波长为 1.91μm 的 Tm:YLF 双端泵%的 Ho:YAG 晶体，泵浦功率为 162W 时，连续输出功率为7.8%。重频 30kHz 时，输出能量最大 3.37mJ，斜效率为 66

图 1-1 实验装置图[26]2011 年 Lamrini.[27]使用一个输出波长为 1.9μm 的 LD 泵浦掺杂浓度为 0.5%，长度 100mm 的 Ho:YAG 晶体，在泵浦功率为 160W，输出功率为 11.8W，波长为2.09μm，斜率效率为 42%，重频 100Hz 时最大输出能量为 30mJ。实验装置如图 1-2 所示。

图 1-3 实验装置图[28] Chen.etal.[29]利用图 1-4 实验装置采用被动，实现了单脉冲能量 2.47mJ，最大平均功为 35 到 40ns。
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 助力;如何识别未锁频AMDDuron?[J];现代电子技术;2000年10期

2 先应;手机锁频功能探讨[J];数字通信;2000年09期

3 张卫同;李志强;楼德侃;王春峰;冯丛丛;;基于随机共振的改进载波同步锁频环[J];军事通信技术;2013年02期

4 刘蕊;;锁频环中二阶环路滤波器的设计[J];硅谷;2011年05期

5 李江陵;;锁频的CPU照样超频[J];上海微型计算机;1998年15期

6 朱依军;钟红琴;;VOD系统偶现“锁频失败”故障分析及排查方法[J];有线电视技术;2013年01期

7 李金海;巴晓辉;陈杰;;三阶卡尔曼滤波数字锁频环设计及性能分析[J];电子科技大学学报;2008年05期

8 岳松;张兆传;高冬平;;阻抗匹配条件下磁控管的注入锁频[J];物理学报;2013年17期

9 粉笔;双频和锁频功能简介[J];家庭电子;2001年10期

10 郭衍莹;锁频环用作跟踪滤波器时的一些特性[J];通信学报;1984年03期

相关博士学位论文 前1条

1 杨癸;外场下半导体异质结的非线性动力学行为研究[D];上海大学;2008年

相关硕士学位论文 前4条

1 李铁映;Ho：YAG注入锁频特性研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

2 卓慧莹;支持高精度的低功耗△∑锁频环设计[D];清华大学;2014年

3 张乐;基于激光锁频技术的光纤振动传感器和高稳定性倍频激光系统研究[D];浙江大学;2012年

4 陈玉宝;大气激光探测电子模拟器及脉冲激光峰值保持器[D];中国海洋大学;2008年

本文编号：2876809