单掺Ho单纵模连续2微米固体激光器研究

发布时间：2022-08-02 12:26

　　2μm波段激光具有大气消光比低和人眼安全的优点,还在水分子、CO2分子和N2O分子等多种分子处存在吸收峰,因此在激光遥感、激光测距、光谱学以及激光医疗等领域有着重要的应用价值。特别地,单纵模输出的2μm脉冲固体激光器是相干多普勒激光雷达和差分吸收激光雷达的首选光源。激光雷达光源通常通过注入锁定技术实现,即将单纵模的种子激光注入到另一个高能量、高重频的从激光器中,通过其放大,以获得窄线宽、大能量、高重频、高峰值功率的单纵模激光。种子光激光器在整个系统中占有极为重要的位置,直接影响着整个系统的光谱特性、模式相位特性以及空间特性,本文主要就提高2μm单纵模种子激光器的输出功率和抗失谐能力进行研究,从而实现窄线宽、稳定性高的2μm单纵模激光器,以期为获得更好的激光雷达光源做出一定的贡献。首先,本文详细地介绍了2μm单纵模激光器和角锥棱镜谐振腔固体激光器的研究概况,分析了获得高功率2μm单纵模激光方法的优缺点。针对激光雷达的种子光光源输出性能仍需提升的问题,明确了开展抗失谐能力强的高功率单纵模2μm单掺Ho激光器及其稳定性研究的意义。然后分析了Ho:YAG晶体、Ho:YLF晶体和Ho:YVO4的... 

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 2μm相干多普勒测风雷达
        1.1.2 2μm差分吸收雷达
    1.2 2μm单纵模固体激光器的研究现状
    1.3 角锥谐振腔固体激光器的研究现状
    1.4 本论文主要研究内容
第2章 单掺Ho单纵模激光器的理论及实验研究
    2.1 引言
    2.2 单掺Ho晶体的物理及光谱特性
        2.2.1 单掺Ho晶体的参数
        2.2.2 单掺Ho晶体的吸收和发射截面
        2.2.3 单掺Ho晶体的增益截面与自由振荡波长分析
    2.3 单掺Ho晶体的热效应分析
        2.3.1 晶体温度分布
        2.3.2 晶体热透镜效应
    2.4 单掺Ho激光器连续速率方程
    2.5 F-P标准具实现单纵模输出
        2.5.1 F-P选纵模原理
        2.5.2 单掺Ho单纵模激光器的实验研究
    2.6 本章小结
第3章 环形腔Ho:YLF高功率可调谐单纵模激光器的研究
    3.1 引言
    3.2 实现单纵模激光输出的原理
    3.3 环形腔Ho:YLF激光器的设计及分析
        3.3.1 环形腔设计
        3.3.2 环形腔热稳定性分析
    3.4 环形腔Ho:YLF高功率可调谐单纵模激光器的实验研究
    3.5 基于MOPA技术的高功率可调谐单纵模激光器的实验研究
    3.6 本章小结
第4章 单角锥腔Ho:YAG单纵模激光器的研究
    4.1 引言
    4.2 角锥棱镜及角锥谐振腔的特性研究
        4.2.1 角锥棱镜的反射特性
        4.2.2 角锥棱镜的偏振特性
        4.2.3 角锥棱镜谐振腔的抗失谐特性
    4.3 单角锥腔Ho:YAG激光器的研究
        4.3.1 单角锥腔Ho:YAG激光器谐振腔的设计及分析
        4.3.2 单角锥腔Ho:YAG激光器的实验研究
    4.4 单角锥腔Ho:YAG单纵模激光器的理论分析与实验研究
        4.4.1 实现单纵模输出的理论分析
        4.4.2 单角锥腔Ho:YAG单纵模激光器的实验研究
    4.5 本章小结
第5章 双角锥棱镜Ho:YLF高功率可调谐单纵模激光器的研究
    5.1 引言
    5.2 双角锥棱镜谐振腔的退偏效应
    5.3 双角锥棱镜Ho:YLF环形腔激光器的设计及分析
        5.3.1 谐振腔设计
        5.3.2 谐振腔稳定性分析
    5.4 双角锥腔实现单纵模激光输出的理论分析
    5.5 双角锥棱镜Ho:YLF环形腔激光器的实验研究
        5.5.1 角锥棱镜失谐量对激光器功率的影响
        5.5.2 旋转波片对激光器功率的影响
    5.6 双角锥棱镜Ho:YLF高功率可调谐单纵模激光器的实验研究
    5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]角锥棱镜谐振腔抗失谐特性及本征模式的研究[J]. 王勇,孙博,任兆玉,白晋涛,侯瑶.  激光杂志. 2013(04)
[2]双角锥环形腔退偏效应的理论研究[J]. 陆益敏,程勇,朱孟真,郑启光.  红外与激光工程. 2012(10)
[3]球面角锥棱镜非稳腔钕玻璃激光器[J]. 刘文兵,夏惠军,钟鸣,叶大华,温阳,杨美霞.  强激光与粒子束. 2010(09)
[4]LD抽运角锥棱镜腔电光调Q固体激光器[J]. 程勇,卢常勇,刘旭,万强,王会升.  光子学报. 2009(11)
[5]刀口法测量高斯光束光斑半径研究[J]. 杨晓冬,邵建新,廖生鸿,谭锦业,周杰,蒋跃文.  激光与红外. 2009(08)
[6]角锥棱镜腔Nd:YAG固体激光器特性的理论分析[J]. 高伟清,姚功民.  激光与红外. 2009(01)
[7]角锥棱镜腔激光二极管抽运被动调Q激光器[J]. 卢常勇,李莉,刘旭,张玺,张晶,曹海源,程勇.  光学学报. 2007(07)
[8]角锥棱镜腔Cr4+:YAG被动调Q内腔式光参量振荡器[J]. 刘旭,卢常勇,王小兵,郭延龙,程勇,陈建文.  中国激光. 2007(04)
[9]免调试固体激光器研究与进展[J]. 程勇.  红外与激光工程. 2006(03)
[10]定向棱镜改善Cr4+:YAG调Q输出稳定性的研究[J]. 卢常勇,王小兵,郭延龙,王古常,孙斌,陈波,程勇.  激光技术. 2005(02)

博士论文
[1]2微米单掺Ho钒酸盐固体激光器特性研究[D]. 丁宇.哈尔滨工业大学 2015
[2]单掺Ho注入锁频激光器研究[D]. 戴通宇.哈尔滨工业大学 2013



本文编号：3668519