基于增益光栅注入锁定的单频自调Q激光器及其线宽测量的研究

发布时间：2021-08-13 18:12

　　单频窄线宽半导体泵浦固体激光器由于其良好的单色性和相干性在光通信、高分辨光谱检测、脉冲相干多普勒激光雷达等领域得到广泛应用。尤其是在激光雷达领域,对作为脉冲相干多普勒激光雷达所需的激光器要求其能实现单频窄线宽输出。基于此要求,目前单纵模调Q激光器常用的方法需要加入选模和调Q器件,这样会带来系统的不稳定。最近的研究表明,在激光谐振腔内,两个相干光束在增益介质内相互作用形成干涉场,产生空间烧孔现象,能形成体全息光栅,该光栅具有自适应特性,增益饱和特性,高的衍射效率和频谱选择特性。本文通过从谐振腔外注入单频窄线宽种子源进入增益光栅自启动谐振腔,使注入后输出光频率锁定在种子源频率处,得到单频调Q窄线宽输出。具体研究内容如下:1、调研和分析了国内外目前实现单频稳频输出的方法,总结分析了目前实现非互易式和互易式增益光栅激光器的研究现状和存在的问题,分析提出利用外部种子源注入增益光栅谐振腔,利用其自适应性实现单频稳频输出的想法,实验验证其可行性并利用外部注入单频窄线宽激光器实现注入后输出光频率和线宽的注入锁定。2、介绍并分析了注入锁定非互易式增益光栅单频调Q激光器的原理和物理机制,从激光增益系数的速... 

【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1. 单频稳频激光器的发展及现状
    1.2. 基于增益光栅的激光器的研究现状
        1.2.1. 非互易式增益光栅激光器的研究现状
        1.2.2. 互易式增益光栅激光器的研究现状
    1.3. 激光谱线宽度测量的研究现状
        1.3.1. 激光谱线宽度测量国外的研究现状
        1.3.2. 激光谱线宽度测量国内的研究现状
    1.4. 主要研究内容
第2章 增益光栅激光振荡器的理论分析
    2.1. 增益光栅的简并四波混频理论
    2.2. 非互易式谐振腔中增益光栅的理论分析
        2.2.1. 激光增益系数的速率方程
        2.2.2. 光场方程
        2.2.3. 强度干涉模式
    2.3. 自启动增益光栅激光器
        2.3.1. 自泵浦相位共轭（SPPC）环形谐振腔
        2.3.2. 双相位共轭
        2.3.3. 自启动增益光栅激光器
        2.3.4. 自启动增益光栅激光器中增益、R_(oc)和T_+的关系
    2.4. 增益光栅的空间滤波特性
    2.5. 利用增益光栅实现注入锁定的理论分析
    2.6. 本章小结
第3章 注入锁定非互易式增益光栅单频激光器实验研究
    3.1. 激光增益介质的选择
        3.1.1. Nd:YAG晶体特性
        3.1.2. Nd:YVO_4晶体特性
    3.2. 半导体泵浦源选择
    3.3. 激光器谐振腔结构的选择
    3.4. 非互易式自启动单频激光器实验结构
    3.5. 非互易式自启动单频激光器输出结果
        3.5.1. 泵浦区域及自交叉光夹角优化
    3.6. 外部单频种子光注入锁定实验研究
        3.6.1. 种子光注入结构
        3.6.2. 种子光注入输出特性分析
        3.6.3. 实现外部种子光频谱的注入锁定
        3.6.4. 实验分析
    3.7. 本章小结
第4章 线宽测量系统设计及输出线宽测量实验研究
    4.1. 线宽测量系统设计
        4.1.1. 激光线宽测量方法的选择
        4.1.2. 线宽测量系统结构及参数
        4.1.3. 线宽测量原理
    4.2. 输出线宽测量实验研究
        4.2.1. 单频种子光线宽测量
        4.2.2. 自启动和注入输出光线宽、频率稳定度测量
    4.3. 实验分析
    4.4. 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于3×3耦合器的窄线宽单频激光器噪声测量技术[J]. 徐丹,卢斌,杨飞,陈迪俊,蔡海文,瞿荣辉.  中国激光. 2016(01)
[2]PDH激光稳频控制技术研究[J]. 卞正兰,黄崇德,高敏,董作人,刘继桥,蔡海文,瞿荣辉.  中国激光. 2012(03)
[3]窄线宽激光器线宽的非平衡光纤干涉仪测量法[J]. 曹春燕,姚琼,饶伟,胡永明.  中国激光. 2011(05)
[4]注入锁定激光器的边带锁频技术稳频系统优化分析[J]. 孙旭涛,陈卫标.  光子学报. 2008(09)
[5]Frequency stabilization of a single-frequency all-solid-state laser for Doppler wind lidar[J]. 孙旭涛,刘继桥,周军,陈卫标.  Chinese Optics Letters. 2008(09)
[6]基于法珀标准具的激光稳频方法理论研究[J]. 孙旭涛,陈卫标.  光子学报. 2007(12)
[7]基于延时零拍法的DFB光纤激光器线宽测量[J]. 王劲文,董小鹏,周金龙.  厦门大学学报(自然科学版). 2007(03)
[8]车载直接探测多普勒测风激光雷达光学鉴频器[J]. 刘继桥,卜令兵,周军,余婷,陈卫标.  中国激光. 2006(10)
[9]窄线宽激光的零拍测量法[J]. 俞本立,钱景仁,杨瀛海,罗家童.  中国激光. 2001(04)
[10]二极管激光泵浦固体激光器和稳频研究[J]. 林岳明,何慧娟.  光学学报. 1996(12)

硕士论文
[1]单纵模YAG激光器鉴频系统的设计及实验研究[D]. 孟凡强.哈尔滨工业大学 2007
[2]高灵敏光谱技术及其在精密光频控制中的应用[D]. 陈艳萍.华东师范大学 2004



本文编号：3340904