掺钕双频激光器的功率均衡及脉冲时间同步特性研究
发布时间：2021-01-07 23:01
毫米波/太赫兹波在很多方面逐渐展现出了巨大的发展潜力。由于双频/双波长激光器的输出信号相位高度相关,频差也更为稳定,因此可以得到高纯度且稳定的毫米波/太赫兹波段拍频信号。输出信号功率均衡度和输出脉冲的时间同步性直接影响光外差拍频效率,可调谐的大频差则能实现外差拍频后的高频信号输出。本文提出了基于掺钕晶体的双频/双波长激光器,并对其功率均衡调谐、频差调谐以及脉冲时间同步进行了研究,最终分别获得了大频差功率均衡的双频/双波长激光信号输出及频差可调谐的时间同步激光脉冲输出。首先分析了掺钕激光器的基本结构和实现模式振荡的条件;基于四能级粒子跃迁特性,推导了掺钕激光器的四能级稳态速率方程,并进一步分析了该类激光器输出参数的性质,这为优化输出光束质量提供了理论参考。通过改变抽运功率和调节热沉温度等手段,探究了不同参数增益介质双频微片激光器在功率均衡状态时各参数之间的关系。结果表明:当抽运功率增加时,热沉温度与之呈负相关,双频激光功率积与之呈正相关。这表明掺钕晶体双频微片激光器均可通过改变抽运功率和热沉温度实现功率均衡的双频激光信号输出。接着通过控制热沉温度,对Nd:YVO4/Nd:Gd VO4组合...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
梅曼及其团队研制的世界上首台激光器——红宝石固体激光器
杭州电子科技大学硕士学位论文3腔设计，并利用外部反馈装置，通过自注入锁定来实现输出激光波长的窄带发射，同时利用光混合的方式产生可调谐太赫兹信号。实验证明，在785nm区域附近可得到功率均衡的双频信号，并最终实现0~9THz可调的信号输出[29]。图1.2可调谐双频固体激光器的实验装置及对应输出激光频谱图[29]2011年，来自美国利哈伊大学的PZhao等人利用两块Nd:YLF晶体为增益介质，并将其放置成“Y”型，设计出了一种“Y”型腔调Q固体激光器。该团队先后在该腔内放置一个被动调Q[12]和声光调Q[11]器件，并利用两路抽运对输入功率进行控制，最终获得了脉冲同步双波长信号输出，中心波长分别为1047nm（π偏振方向）和1053nm（σ偏振方向）。与此同时，通过使用非线性GaSe晶体，获得了1.64THz的信号输出。在被动调Q的实验装置中，两个腔体共享了一个无源Q开关，这也大大降低了脉冲序列之间的时序抖动。被动调Q及声光调Q的激光器示意图分别如图1.3(a)(b)所示。该团队的研究对调Q实现脉冲的时间同步有着很好的借鉴意义，但是由于是“Y”型腔，其整体结构不够简洁，且无法实现较大范围的频差调谐。图1.3(a)被动调Q[12]和(b)声光调Q[11]的双频Nd:YLF激光器示意图2012年，来自日本东京大学的KNawata等人提出了一种基于Nd:YAG晶体的双波长激光器，实验装置如图1.4所示。实验得到了中心波长分别为1319nm和1338nm的双波长信
杭州电子科技大学硕士学位论文3腔设计，并利用外部反馈装置，通过自注入锁定来实现输出激光波长的窄带发射，同时利用光混合的方式产生可调谐太赫兹信号。实验证明，在785nm区域附近可得到功率均衡的双频信号，并最终实现0~9THz可调的信号输出[29]。图1.2可调谐双频固体激光器的实验装置及对应输出激光频谱图[29]2011年，来自美国利哈伊大学的PZhao等人利用两块Nd:YLF晶体为增益介质，并将其放置成“Y”型，设计出了一种“Y”型腔调Q固体激光器。该团队先后在该腔内放置一个被动调Q[12]和声光调Q[11]器件，并利用两路抽运对输入功率进行控制，最终获得了脉冲同步双波长信号输出，中心波长分别为1047nm（π偏振方向）和1053nm（σ偏振方向）。与此同时，通过使用非线性GaSe晶体，获得了1.64THz的信号输出。在被动调Q的实验装置中，两个腔体共享了一个无源Q开关，这也大大降低了脉冲序列之间的时序抖动。被动调Q及声光调Q的激光器示意图分别如图1.3(a)(b)所示。该团队的研究对调Q实现脉冲的时间同步有着很好的借鉴意义，但是由于是“Y”型腔，其整体结构不够简洁，且无法实现较大范围的频差调谐。图1.3(a)被动调Q[12]和(b)声光调Q[11]的双频Nd:YLF激光器示意图2012年，来自日本东京大学的KNawata等人提出了一种基于Nd:YAG晶体的双波长激光器，实验装置如图1.4所示。实验得到了中心波长分别为1319nm和1338nm的双波长信
【参考文献】：
期刊论文
[1]2μm波段基于四波混频宽可调的多波长激光器[J]. 孔玉微,李齐良,尹韬策,魏一振. 杭州电子科技大学学报(自然科学版). 2019(03)
[2]基于钕钆双掺氟化钙晶体的调谐和双波长锁模激光器[J]. 杨颖,宗梦雨,赵梦菲,孙硕,吴永静,彭倩倩,刘杰,苏良碧. 中国激光. 2019(07)
[3]Nd…GdVO4和Nd…YVO4晶体发射截面谱及微片激光器光谱的实验研究[J]. 蔡美伶,胡淼,戴荣,陈松,李齐良,周雪芳,魏一振,卢旸,毕美华. 中国激光. 2017(11)
[4]双频Nd:YVO4微片激光器功率均衡研究[J]. 胡淼,张瑜,巩续仁,蔡炬,周凯,李齐良,周雪芳,魏一振,卢旸,孙骁. 光电子·激光. 2016(02)
[5]Nd∶YVO4双频微片激光器的模式竞争研究[J]. 胡淼,孙骁,李齐良,周雪芳,应娜,魏一振,卢旸,杨国伟,郑尧元,韦勉. 中国激光. 2015(07)
[6]高频段宽带无线通信前瞻[J]. 方箭,王坦,黄标. 电信科学. 2014(03)
[7]用于光生毫米波的双频微片激光器热致频差特性研究[J]. 胡淼,张慧,张飞,刘晨曦,徐国蕊,邓晶,黄前锋. 物理学报. 2013(20)
[8]LD泵浦超大频差双频Nd:YAG激光器设计[J]. 卢伟超,刘芸,焦明星. 西安理工大学学报. 2007(01)
[9]新型应力双折射双频激光器[J]. 李岩,张书练,韩艳梅. 光电子·激光. 2001(03)
博士论文
[1]高功率固体激光振荡器与放大器光束质量控制技术研究[D]. 潘孙强.浙江大学 2013
硕士论文
[1]微片激光器的温度特性研究[D]. 庄正.杭州电子科技大学 2017
本文编号：2963408
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
梅曼及其团队研制的世界上首台激光器——红宝石固体激光器
杭州电子科技大学硕士学位论文3腔设计，并利用外部反馈装置，通过自注入锁定来实现输出激光波长的窄带发射，同时利用光混合的方式产生可调谐太赫兹信号。实验证明，在785nm区域附近可得到功率均衡的双频信号，并最终实现0~9THz可调的信号输出[29]。图1.2可调谐双频固体激光器的实验装置及对应输出激光频谱图[29]2011年，来自美国利哈伊大学的PZhao等人利用两块Nd:YLF晶体为增益介质，并将其放置成“Y”型，设计出了一种“Y”型腔调Q固体激光器。该团队先后在该腔内放置一个被动调Q[12]和声光调Q[11]器件，并利用两路抽运对输入功率进行控制，最终获得了脉冲同步双波长信号输出，中心波长分别为1047nm（π偏振方向）和1053nm（σ偏振方向）。与此同时，通过使用非线性GaSe晶体，获得了1.64THz的信号输出。在被动调Q的实验装置中，两个腔体共享了一个无源Q开关，这也大大降低了脉冲序列之间的时序抖动。被动调Q及声光调Q的激光器示意图分别如图1.3(a)(b)所示。该团队的研究对调Q实现脉冲的时间同步有着很好的借鉴意义，但是由于是“Y”型腔，其整体结构不够简洁，且无法实现较大范围的频差调谐。图1.3(a)被动调Q[12]和(b)声光调Q[11]的双频Nd:YLF激光器示意图2012年，来自日本东京大学的KNawata等人提出了一种基于Nd:YAG晶体的双波长激光器，实验装置如图1.4所示。实验得到了中心波长分别为1319nm和1338nm的双波长信
杭州电子科技大学硕士学位论文3腔设计，并利用外部反馈装置，通过自注入锁定来实现输出激光波长的窄带发射，同时利用光混合的方式产生可调谐太赫兹信号。实验证明，在785nm区域附近可得到功率均衡的双频信号，并最终实现0~9THz可调的信号输出[29]。图1.2可调谐双频固体激光器的实验装置及对应输出激光频谱图[29]2011年，来自美国利哈伊大学的PZhao等人利用两块Nd:YLF晶体为增益介质，并将其放置成“Y”型，设计出了一种“Y”型腔调Q固体激光器。该团队先后在该腔内放置一个被动调Q[12]和声光调Q[11]器件，并利用两路抽运对输入功率进行控制，最终获得了脉冲同步双波长信号输出，中心波长分别为1047nm（π偏振方向）和1053nm（σ偏振方向）。与此同时，通过使用非线性GaSe晶体，获得了1.64THz的信号输出。在被动调Q的实验装置中，两个腔体共享了一个无源Q开关，这也大大降低了脉冲序列之间的时序抖动。被动调Q及声光调Q的激光器示意图分别如图1.3(a)(b)所示。该团队的研究对调Q实现脉冲的时间同步有着很好的借鉴意义，但是由于是“Y”型腔，其整体结构不够简洁，且无法实现较大范围的频差调谐。图1.3(a)被动调Q[12]和(b)声光调Q[11]的双频Nd:YLF激光器示意图2012年，来自日本东京大学的KNawata等人提出了一种基于Nd:YAG晶体的双波长激光器，实验装置如图1.4所示。实验得到了中心波长分别为1319nm和1338nm的双波长信
【参考文献】：
期刊论文
[1]2μm波段基于四波混频宽可调的多波长激光器[J]. 孔玉微,李齐良,尹韬策,魏一振. 杭州电子科技大学学报(自然科学版). 2019(03)
[2]基于钕钆双掺氟化钙晶体的调谐和双波长锁模激光器[J]. 杨颖,宗梦雨,赵梦菲,孙硕,吴永静,彭倩倩,刘杰,苏良碧. 中国激光. 2019(07)
[3]Nd…GdVO4和Nd…YVO4晶体发射截面谱及微片激光器光谱的实验研究[J]. 蔡美伶,胡淼,戴荣,陈松,李齐良,周雪芳,魏一振,卢旸,毕美华. 中国激光. 2017(11)
[4]双频Nd:YVO4微片激光器功率均衡研究[J]. 胡淼,张瑜,巩续仁,蔡炬,周凯,李齐良,周雪芳,魏一振,卢旸,孙骁. 光电子·激光. 2016(02)
[5]Nd∶YVO4双频微片激光器的模式竞争研究[J]. 胡淼,孙骁,李齐良,周雪芳,应娜,魏一振,卢旸,杨国伟,郑尧元,韦勉. 中国激光. 2015(07)
[6]高频段宽带无线通信前瞻[J]. 方箭,王坦,黄标. 电信科学. 2014(03)
[7]用于光生毫米波的双频微片激光器热致频差特性研究[J]. 胡淼,张慧,张飞,刘晨曦,徐国蕊,邓晶,黄前锋. 物理学报. 2013(20)
[8]LD泵浦超大频差双频Nd:YAG激光器设计[J]. 卢伟超,刘芸,焦明星. 西安理工大学学报. 2007(01)
[9]新型应力双折射双频激光器[J]. 李岩,张书练,韩艳梅. 光电子·激光. 2001(03)
博士论文
[1]高功率固体激光振荡器与放大器光束质量控制技术研究[D]. 潘孙强.浙江大学 2013
硕士论文
[1]微片激光器的温度特性研究[D]. 庄正.杭州电子科技大学 2017
本文编号：2963408
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