注入鎖頻Er-YAG固體激光器研究.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號(hào)：TN248.1學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號(hào)：535密級(jí)：公開工程碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文注入鎖頻Er:YAG固體激光器研究碩士研究生：劉曉磊導(dǎo)師：姚寶權(quán)教授申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科：物理電子學(xué)所在單位：光電子信息科學(xué)與技術(shù)系答辯日期：2013年7月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文I摘要實(shí)時(shí)、可靠的大氣風(fēng)場數(shù)據(jù)是提高氣象分析和預(yù)測全球氣候變化的有效依據(jù)，相干多普勒測風(fēng)雷達(dá)是目前最具潛力的和發(fā)展

2、前景的大氣風(fēng)場主動(dòng)探測方式。激光發(fā)射光源是相干多普勒測風(fēng)雷達(dá)中最主要的元件，要求其輸出既要具有單縱模、窄線寬、高頻率穩(wěn)定度的特性，同時(shí)又要有足夠高的單脈沖能量和盡量寬的脈沖寬度以保證探測距離和測量精度。目前，采用注入鎖頻技術(shù)的固體激光器是獲得相干多普勒激光測風(fēng)雷達(dá)激光發(fā)射光源的首選技術(shù)途徑。1.6μm波段以其人眼安全、大氣吸收小、具有優(yōu)異的大氣傳輸特性，非常適用于相干多普勒激光測風(fēng)雷達(dá)光源。Er:YAG固體激光器出射波長在1.6μm附近

3、，所以本論文主要研究Er:YAG固體激光器的頻率鎖定技術(shù)，注入鎖頻激光器包括主激光器，從激光器兩個(gè)部分。在主激光器方面，分析了Er:YAG晶體的物理特性和光譜特性，研究了Er:YAG的能級(jí)躍遷機(jī)制。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了兩種單縱模激光器，分別為雙FP標(biāo)準(zhǔn)具單縱模激光器和非平面環(huán)形腔激光器。理論分析了雙FP標(biāo)準(zhǔn)具選單縱模方法，并建立了數(shù)學(xué)模型，模擬了雙FP的透過率曲線，實(shí)驗(yàn)獲得了單縱模輸出。介紹了非平面環(huán)形腔激光器，獲得了更高功率的單縱模激光輸出，選

4、取非平面環(huán)形腔激光器作為主激光器，并對(duì)種子光輸出線寬進(jìn)行了測量。從激光器方面，介紹了環(huán)形腔從激光器的一般設(shè)計(jì)方法。測量了Er:YAG晶體的熱透鏡焦距，針對(duì)其特殊性質(zhì)設(shè)計(jì)了適用于Er:YAG注入鎖頻激光器從激光器的矩形腔。利用調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)速率方程模型對(duì)激光器能量提取效率以及激光輸出脈沖寬度進(jìn)行了研究，并分析了影響能量提取效率和激光脈沖寬度的主要因素。在此基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)研究了環(huán)形腔從激光器在不同重頻下的輸出性能。鎖頻激光器方面，以光與物質(zhì)相互作用