混合式單縱模TEA CO2激光及其拍頻的研究.pdf

1、頻率穩(wěn)定的單縱模TEA CO2激光是相干探測(cè)CO2激光雷達(dá)中的關(guān)鍵。本論文就是對(duì)單縱模TEA CO2激光器及其鎖頻技術(shù)展開(kāi)的研究。設(shè)計(jì)了單縱模TEA CO2激光器鎖頻系統(tǒng)，確定了利用拍頻信號(hào)進(jìn)行偏頻鎖定的整體方案；從理論和實(shí)驗(yàn)上對(duì)混合式單縱模TEA CO2激光器進(jìn)行了研究；最后研究該單縱模CO2激光與本振激光的拍頻現(xiàn)象。
　　六溫度模型是TEA CO2激光器中的經(jīng)典數(shù)學(xué)模型。在六溫度模型的基礎(chǔ)上，考慮了混合腔中連續(xù)增益區(qū)的影響，發(fā)

2、展了適合于混合式TEA CO2激光器的理論模型。利用該模型，研究了不同的輸出耦合率、腔長(zhǎng)對(duì)脈沖激光波形的影響。在混合腔中連續(xù)增益區(qū)工作在閾值以上和不工作的情況下，研究了在脈沖激光建立過(guò)程中各能級(jí)的溫度和反轉(zhuǎn)粒子數(shù)變化規(guī)律；解釋了混合腔在連續(xù)區(qū)工作在閾值以上時(shí)，脈沖激光出現(xiàn)時(shí)刻提前、功率降低、脈寬展寬等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象在實(shí)驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。
　　實(shí)驗(yàn)主要分為兩部分：混合式單縱模TEA CO2激光器研究和拍頻實(shí)驗(yàn)。為了方便調(diào)整光柵的角度，

3、編寫(xiě)了振鏡控制程序，實(shí)現(xiàn)了光柵的單步步進(jìn)、連續(xù)掃描等多種功能。實(shí)驗(yàn)中，先后進(jìn)行了金鏡反射混合腔、光柵選支混合腔和光柵選支三鏡混合腔，最終得到了單縱模的激光輸出。在連續(xù)區(qū)單獨(dú)工作時(shí)，最大功率達(dá)2.5W。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)光柵角度，得到10R和10P譜帶多條譜線的輸出，包括10R14。在連續(xù)區(qū)工作和不工作情況下，測(cè)量了TEA部分放電產(chǎn)生的脈沖波形，該波形與理論部分的模擬相吻合。
　　最后研究了混合腔中連續(xù)增益區(qū)單獨(dú)放電時(shí)的連續(xù)激光與本振激光(1