光泵氣體THz激光器的能量轉(zhuǎn)化效率的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、THz波位于電磁波譜中微波和紅外波之間,屬于亞毫米波。由于其性質(zhì)十分獨特,能穿透非金屬、非極性材料、煙霧和浮塵等且不造成傷害,并且能夠識別生物大分子,因此,研究高能量轉(zhuǎn)化效率的THz源意義重大。本論文從提高光泵氣體THz激光器的能量轉(zhuǎn)化效率方面入手,利用TEA CO2激光器作為泵浦源,利用NH3(氨氣)氣體作為工作介質(zhì),從理論和實驗方面對能量轉(zhuǎn)化效率隨泵浦能量和氣體壓強的變化規(guī)律進(jìn)行了初步研究。
  理論方面,建立了三能級速率方程

2、理論模型,采用四階Rung-Kutta法,利用MATLAB程序進(jìn)行數(shù)值仿真,從激光產(chǎn)生機理的角度分析了泵浦能量和氣體壓強對各能級粒子數(shù)以及THz光子數(shù)的影響。在特定氣壓下,研究了能量轉(zhuǎn)化效率隨泵浦能量的變化規(guī)律,得到能量轉(zhuǎn)化效率的最大值為0.3%,且在泵浦能量為200mJ~1J范圍內(nèi)基本維持不變,在0~200mJ以及1~50J,能量轉(zhuǎn)化效率均低于0.3%;在特定泵浦能量下,研究了能量轉(zhuǎn)化效率隨氣體壓強的變化規(guī)律,得到能量轉(zhuǎn)化效率最大值處

3、對應(yīng)的氣壓為550Pa,并考慮了泵浦光在NH3氣體中的吸收過程對氣體壓強及能量轉(zhuǎn)化效率的影響。
  實驗方面,設(shè)計并搭建了光泵NH3氣體超輻射THz激光器,測試了泵浦源TEA CO2激光器的性能;研究了TEA CO2激光器的9R(16)支線及其兩側(cè)支線9R(14)支線和9R(18)支線在NH3氣體中的吸收特性。在特定氣壓下,研究了能量轉(zhuǎn)化效率隨泵浦能量的變化規(guī)律,得到了能量轉(zhuǎn)化效率隨泵浦能量呈線性增長規(guī)律,并且在泵浦能量為200m

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