二級管泵浦大頻差可調諧雙頻固體激光技術研究.pdf

1、大頻差可調諧雙頻激光器廣泛應用于光學傳感、激光干涉測量、微波光電子和激光雷達等重要領域。在絕對距離干涉測量等應用領域中，需要大頻差可調諧雙頻激光器作光源。常用的雙頻He-Ne激光器的熒光線寬約為1500MHz，不能產生大頻差雙頻激光輸出。與氣體激光器相比，固體激光器的熒光線寬很大，并且激光二極管(LD)泵浦固體激光器具有全固態(tài)、體積小、結構簡單、轉換效率高等優(yōu)點。因此，開展LD泵浦大頻差可調諧雙頻固體激光技術研究具有重要的科學意義和廣闊

2、的應用前景。
　　本論文主要內容包括以下幾個方面：
　　第一，在分析二極管端面泵浦Nd：YAG激光器特性基礎上，建立了LD端面泵浦雙腔雙頻Nd：YAG激光器系統(tǒng)模型，分析了雙腔雙頻Nd：YAG激光器的振蕩特性和運轉特性，為雙腔雙頻Nd：YAG激光器的實驗研究提供了重要的理論依據。
　　第二，設計了一種自然雙折射雙腔雙頻Nd：YAG激光器研究方案。該方案采用偏振分光棱鏡(PBS)與石英半波片(HWP)組成一種新型雙折射濾

3、光片(PBS-HWP)；激光器的兩個駐波諧振腔共用相同的Nd：YAG增益介質和選模元件PBS-HWP，使1064nm激光的p偏振分量和s偏振分量分別在直線腔和直角腔內同時以單縱模振蕩輸出。在此基礎上，對該方案進行了優(yōu)化設計，激光器的兩個駐波諧振腔均采用方解石晶片作為輸出耦合鏡(BOC)，與腔內PBS組成兩個獨立的選模元件PBS-BOC，簡化了激光器結構，消除了直線腔和直角腔頻差調諧時的模耦合現(xiàn)象，更容易實現(xiàn)頻差調諧。最后重點對頻率和頻差

4、調諧特性進行了理論分析和實驗研究。實驗獲得的最大頻差值為168．6GHz，該值非常接近Nd：YAG晶體的熒光線寬。
　　第三，設計并研究了一種電光雙折射雙腔雙頻Nd：YAG激光器。根據雙折射濾光片的選模原理和電光晶體的線性電光效應，采用鈮酸鋰晶片(LN)作為雙折射元件，設計了一種電光雙折射濾光片PBS-LN。分析表明，該濾光片可同時實現(xiàn)模式選擇與頻率調諧。通過分別調諧直線腔和直角腔內LN上施加的橫向電壓，使該腔電光雙折射濾光片的透

5、射峰在頻率軸上移動，可選出不同的激光單縱模，實現(xiàn)頻率和頻差的調諧，頻差調諧范圍為9 GHz～132GHz。
　　第四，設計并研究了一種扭轉模結構雙腔雙頻Nd：YAG激光器。該激光器的兩個駐波諧振腔共用相同的Nd:YAG增益介質，并以扭轉模結構消弱空間燒孔效應，使Nd:YAG激光器的兩個駐波腔均以單縱模振蕩，輸出了1064nm正交線偏振雙頻激光。分析了雙頻激光同時振蕩原理和頻差調諧原理，研究了1064nm雙頻激光的偏振特性和頻差的連

6、續(xù)調諧特性，實驗觀察到的最大頻差調諧范圍為1個縱模間隔。
　　第五，設計并研究了一種雙波長單縱模摻鉺光纖環(huán)形激光器。分析了未泵浦摻鉺光纖飽和吸收體的單縱模選擇原理和保偏光纖Bragg光柵（PMFBG）的雙波長選擇特性，設計了未泵浦摻鉺光纖飽和吸收體的主要參數，研究了PMFBG的雙波長選擇特性和未泵浦摻鉺光纖和飽和吸收體的單縱模選擇特性，實驗獲得的波長差約為0.344nm，相應的頻率差為43GHz。
　　為了探索大頻差雙頻激光