测量ZGP晶体折射率均匀性的Tm：LuAG单纵模激光干涉仪的研究

发布时间：2020-04-14 22:28

【摘要】：3~5μm激光由于处于大气透明窗口,还是物体热辐射集中的波段,因此在红外制导、光电对抗上具有其他波段激光无法替代的特殊应用。磷锗锌(ZGP)晶体是产生3~5μm中红外激光常用的非线性晶体,其折射率均匀性是衡量晶体性能的重要指标之一,测量ZGP晶体折射率均匀性可为其生长工艺的改进提供依据。以往研究人员都是采用商品化的红外干涉仪对晶体折率的均匀性直接进行测量,但这种干涉仪价格非常昂贵、结构复杂,并不能在基础实验中广泛应用。本文目的旨在现有的实验条件下,设计并搭建一套满足实验室基本测量需求的、结构简单的Tm:LuAG单纵模激光干涉仪,并将此干涉仪应用到对ZGP晶体折射率均匀性的测量实验中。本文的主要内容如下:1、分析了常用测量晶体折射率均匀性干涉方法的特点及测量结果分析手段,针对ZGP晶体折射率均匀性的测量,本研究选择Tm:LuAG单纵模激光器输出的2.02μm激光作为干涉光源,干涉结构采用马赫-曾德尔型,通过干涉条纹变化量得到ZGP晶体的折射率均匀性。通过比较常用获得单纵模激光的方法,本文采用基于法拉第效应的单向环形腔法,利用法拉第旋光器与半波片实现环形腔单向运转,从而产生单纵模激光。分析马赫-曾德尔型干涉结构产生空气楔等厚干涉的原理以及干涉条纹的特征,理论推导条纹变化量与晶体折射率均匀性间的定量关系。2、搭建干涉仪实验装置。环形腔Tm:LuAG激光器在实现单向运转时得到单纵模激光,最大输出功率为511 mW,波长为2022.40 nm,光束质量M~2因子为1.2。搭建干涉光路,利用光束分析仪获得干涉图像,利用国标法对干涉条纹进行处理计算,该设备测量ZGP晶体折射率均匀性的测量精度为2.5×10~(-6),并利用该干涉仪测量了16块ZGP晶体的折射率均匀性,根据折射率均匀性对ZGP晶体的质量进行了筛选。本文首次采用2μm单纵模激光来探测ZGP晶体折射率均匀性,设计并成功搭建出Tm:LuAG单纵模激光干涉仪,实现了对ZGP晶体折射率均匀性的测量。
【图文】：

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文P 晶体折射率均匀性，本文将设计并搭建一套单的干涉仪，并应用到对 ZGP 晶体折射率均匀计要求ZGP 晶体折射率均匀性的干涉仪包括干涉光源到晶体折射率均匀性。对于干涉光源，，由图 1 2 μm，因此要求干涉光源的波长最小应在 2 影响最小，考虑采用 2 μm 单纵模激光作为干分为泰曼-格林干涉光路、马赫-曾德尔干涉光路和法布里-珀罗干涉法光路，这些干涉光路都结构搭建的难易程度，选择采用马赫-曾德尔像得到折射率均匀性的方法以及获得2 μm单

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文前分布相减得到:( ) ( ) /o e o e o e p n n L + n n L ，移相干涉实现了相位的空间变化转换成晶体折射率变化。 年，J.H.Brμning 和 D.R.Herriott 等人提出条纹扫描和移相干涉如图 1-2 所示，利用压电晶体实现移相，使用 32×32 二极管阵信息，通过这些数据，微型计算机用傅里叶级数法同步检测 1，并在 1 分钟内在存储示波器上显示等高线和透视图中的波元件的实时监测，通过不同的编程算法可以获得镜面的抛光匀性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH744.3

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本文编号：2627781