基于PPLN晶体倍频技术的780 nm光纤激光器研究

发布时间：2022-01-22 04:12

　　原子干涉技术利用原子的波粒二象性（物质波）,通过激光操纵原子发生干涉而实现的高精度测量技术。本文所依托的原子干涉仪平台所需的控制激光为780 nm,要求光束质量好、功率无抖动、频率稳定且长期频漂小,工作状态不易受环境影响等。本文选用分布式反馈（Distributed Feedback,DFB）激光器产生1560 nm激光经过周期极化铌酸锂（Periodically Poled Lithium Niobate,PPLN）晶体倍频至780 nm的方案,实现了激光系统的研制,本文主要研究内容如下:1)阐述激光产生的基本原理。激光器产生激光需要同时满足三个条件:粒子数反转、光学谐振腔和增益介质。其中,粒子束反转表示处于高能级的原子多于低能级原子;光学谐振腔能够多次反射激光;增益介质可以增大激光功率。2)基于PPLN晶体倍频技术的780 nm光纤激光器的理论研究。频率为ω的基频光发生倍频的过程可以分为两步:首先产生频率为2ω的极化波。第二步,能量从极化波转换到频率为2ω倍频光。为了使两者之间能量实现有效转换,基频光与倍频光需要满足准相位匹配条件。3)搭建1560 nm激光倍频至780 nm的试验... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 激光的基础原理
        1.2.1 能级
        1.2.2 光的吸收和发射
        1.2.3 增益和反转分布
    1.3 激光倍频技术
        1.3.1 倍频基本概念
        1.3.2 倍频晶体
    1.4 倍频激光器国内外研究现状
    1.5 课题来源、研究目标及主要研究内容
第二章 原子干涉仪激光系统
    2.1 半导体激光器
        2.1.1 半导体激光器结构
        2.1.2 外腔半导体激光器
    2.2 光纤激光器
    2.3 非线性光学理论基础
        2.3.1 非线性介质中的波耦合方程
        2.3.2 倍频的波耦合方程及其解
        2.3.3 相位匹配方法
        2.3.4 准相位匹配方法
    2.4 两种光源方案的对比
    2.5 本章小结
第三章 温控系统的设计与测试
    3.1 PPLN晶体温控盒
        3.1.1 半导体制冷器
        3.1.2 热敏电阻
        3.1.3 温控盒设计
        3.1.4 温控盒测试
    3.2 光纤倍频激光器的试验装置
        3.2.1 DFB激光器
        3.2.2 掺铒光纤放大器
    3.3 本章小结
第四章 激光器测试及结果分析
    4.1 DFB激光管的频率调谐率
    4.2 倍频效率影响因素
        4.2.1 温度对倍频的影响
        4.2.2 聚焦因子对倍频的影响
        4.2.3 基频光功率对倍频的影响
    4.3 铷原子饱和吸收光谱
    4.4 本章小结
第五章 稳频系统的设计
    5.1 激光器稳频概述
        5.1.1 频率的稳定性和复现性
        5.1.2 影响激光频率稳定的因素
        5.1.3 调制转移光谱技术
    5.2 PID电路的设计与测试
        5.2.1 原理分析
        5.2.2 电路设计
        5.2.3 电路测试
    5.3 调制转移光谱稳频的试验装置
        5.3.1 锁相放大器
        5.3.2 声光调制器
        5.3.3 试验结果和分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 存在的问题与未来工作展望
参考文献
致谢
攻读研究生期间发表的学术论文



本文编号：3601528