Ho：YAG注入锁频特性研究

论文摘要

激光测距雷达由于其探测距离远,测量精准,抗干扰能力强的优良特性,以及其在军事和民用上的广泛应用,成为近些年人们研究的热点课题之一,2μm固体激光器具有对人眼安全,大气传输能力强的优势,同时探测技术比较成熟,成为激光测距雷达发射机的首选光源,注入锁频技术能够提供单纵模,窄线宽,频率稳定度高,脉冲能量高,脉宽窄,峰值能量较高的单频脉冲光,满足了激光测距雷达对发射机的要求,本课题围绕注入锁频技术,为了获得脉冲宽度更窄的单频脉冲光,针对2μm Ho:YAG注入锁频固体激光器,开展了相关的研究工作。理论方面,从光与物质相互作用的经典理论出发,研究了种子光诱导输出单频脉冲的物理机制,以及在种子光注入耦合过程中需要满足的横向模式匹配以及纵向模式匹配。针对纵模匹配,研究了种子光频率失谐对注入功率的影响,对于横模匹配研究了其耦合效率问题,分析研究了影响激光器能量提取效率和脉冲宽度的因素。在激光器设计过程中,研究了晶体的热焦距效应,利用ABCD矩阵研究了激光器腔内的光斑变化以及腔体的稳定性。实验方面,注入锁频激光器通常有三部分组成,主激光器,从激光器以及注入耦合部分,对于主激光器使用非平面环形腔,获得了较高功率,频率稳定度高的单频连续光,并对输出光的不同特性进行了研究,然后分析设计了两种腔长较短的从激光器,研究了其连续输出光特性,采用声光调Q技术获得脉冲光,探究了其不同重频下的脉冲输出特性,设计了注入耦合系统,对于注入耦合要满足的各项要求进行了分析,利用光束变换实现了横模匹配,使用Ramp-hold-fire技术完成了纵向模式匹配。在以上工作的基础上完成了两种谐振腔的注入锁频工作,分别为采用和未采用凸透镜补偿的两种不同的从激光器矩形腔,分别对其注入锁频现象进行了分析研究。对于没有采用凸透镜补偿矩形腔成功实现了注入锁频,获得了重频200Hz,单脉冲能量2.23mJ,脉宽50ns的单频脉冲光输出,分析了注入前后的脉冲建立时间,能量以及脉宽变化,而对于采用凸透镜补偿的矩形腔由于谐振信号不稳定未能实现注入锁频,分析研究了导致信号不稳定的原因,对以后的注入锁频工作有一定的指导意义。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李铁映

导师: 鞠有伦

关键词: 固体激光器,激光器,单纵模,注入锁频

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,电信技术

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: TN248;TN958

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.004807

总页数: 75

文件大小: 3772K

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