收藏本站
《浙江大学》 2014年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

横向泵浦的DPALs的特性、机理与热管理研究

杨静  
【摘要】:光泵碱金属蒸气激光(Diode pumped alkali vapor lasers-DPALs)是兼有固体激光和气体激光优点的新型激光器件,具有量子效率高、增益介质光学性能好以及线宽窄等特点。这类激光在激光冷却、远距离能量传输、医疗核磁共振等领域有广泛的应用前景,对它们的激光机理和动力学进行深入的理论和实验研究,具有较大的研究意义和学术价值。 本论文介绍了半导体泵浦的碱金属蒸气激光的发展历史及相关的技术方案和动力学模型。从两个方面阐述了二极管泵浦源线宽和碱金属原子D2吸收线宽间的线宽匹配方法,一个方面为比较分析了LDAs (laser diode arrays)线宽外腔压缩的实验方法,另一个方面为在考虑碱金属原子的同位素、超精细能级结构分裂对光谱线型、光学吸收截面等影响的基础上,分析了缓冲气体对碱金属原子(本文以铷为例)D1线和D2线的吸收线宽的展宽机制。在深入理解与分析DPALs的实验设计方案、激光机理和动力学过程的基础上,建立了一个完整描述二极管横向泵浦Cs蒸气激光的激光发射机制的物理模型,应用文献报道的工作参数,数值求解出了横向泵浦下的Cs原子的有关能级粒子数密度和腔内腔外光子数密度等微观参量的演化过程,定量分析了激光输出特性与各工作参数如泵浦光参量、输出耦合镜反射率、缓冲气压、蒸气池长度的定量关系,深刻阐明了此类激光的粒子数反转机制与激光发射物理图象。 考虑饱和放大效应,本文建立了基于二极管横向泵浦的铯蒸气激光MOPA系统的物理模型。给出了主振荡池和放大池中,增益介质铯相关能级的粒子数密度速率方程、有关动力学过程和光学跃迁的参量等,通过使用与文献一致的工作参量,求解该MOPA系统模型得到的模拟结果与实验数据基本一致。在此基础上,进一步模拟了泵浦光在放大池内的分布,通过比较选择了双侧对称的泵浦方式,并且计算模拟了此泵浦方式下,各工作参数如泵浦光功率、放大池温度、蒸气池长度等对激光放大功率与放大倍数的影响,得到了一组优化工作参数,从而为实验提供指导。 设计了一个六个LDAs侧面泵浦的铯蒸气激光实验方案。在分析了泵浦光强分布后,计算模拟了铯蒸气池内的温度场与光程差分布,计算分析了泵浦光功率、泵浦光束腰半径和蒸气池温度对热透镜焦距的影响,并设计了一种简单有效的方法来补偿热透镜。该部分的设计方案、模拟结果为实验上设计高效高功率的侧面泵浦DPALs提供了参考。最后,论文实验研究了半导体纵向单端泵浦铷蒸气激光的输出特性,得到了百毫瓦功率的795nm铷激光的稳定输出。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN24

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 赵岭,张春林,王立军;基于固体激光器的光纤型MOPA的研究[J];半导体光电;2005年05期
2 林东风;陈胜平;侯静;刘泽金;;MOPA结构的超短脉冲光纤光源[J];光电子技术;2008年04期
3 杨晓冬;孙志培;毕勇;薄勇;耿爱丛;彭钦军;张恒利;崔大复;许祖彦;;高效率激光二极管泵浦100Hz3.5J Nd:YAG MOPA激光器(英文)[J];光子学报;2007年08期
4 徐程;谭荣清;李志永;李琳;;半导体抽运铷蒸气输出2.8W线偏振铷激光[J];中国激光;2013年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林东风;陈胜平;侯静;刘泽金;;MOPA结构的超短脉冲光纤光源[J];光电子技术;2008年04期
2 张靖,陶桦,卫栋,董雅宾,耿涛,王军民,彭堃墀;Rb原子饱和吸收稳频半导体激光器系统[J];光学学报;2003年02期
3 张翔清;陈宝玖;孙佳石;仲海洋;程丽红;彭勇;于涛;;硼碲酸盐玻璃材料中Er~(3+)光谱性质对组分的依赖关系[J];光子学报;2009年04期
4 宋标;李传起;谢爱根;王铁邦;;LD端面抽运1KHz电光调Q Nd∶YVO_4激光器输出功率特性研究[J];光子学报;2009年10期
5 封建胜;袁孝;熊宝星;高帆;张翔;;用于抽运铯蒸气激光器的半导体激光器波长稳定与线宽窄化研究[J];光学学报;2014年05期
6 刘丰年;孔令芳;果鑫;;马赫-曾德复合腔激光器泄漏功率的输出特性[J];激光与红外;2009年12期
7 王彦华,闫树斌,王军民,刘涛,张天才,李刚;铯原子气室中简并二能级系统的电磁诱导吸收[J];中国激光;2004年09期
8 陈胜平;林东风;侯静;刘泽金;;平均功率近2W的被动锁模皮秒掺镱光纤激光器[J];中国激光;2009年11期
9 姜梦华;李强;雷訇;惠勇凌;冯驰;孙哲;;平均功率3000W的MOPA脉冲Nd∶YAG激光器[J];中国激光;2011年11期
10 孙若愚;刘江;谭方舟;王璞;;百皮秒激光脉冲的全光纤放大及应用[J];激光技术;2013年04期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 刘涛;铯原子磁光阱及光学偶极俘获的实验与理论研究[D];山西大学;2004年
2 闫树斌;用于腔量子电动力学实验的铯原子双磁光阱及其冷原子输运研究[D];山西大学;2006年
3 王彦华;铯原子相干光谱及铯原子在磁光阱和三维近共振光学晶格中的装载与俘获[D];山西大学;2007年
4 何竹松;激光感生光学各向异性原子光学滤波器理论和实验研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
5 姜梦华;3000W灯泵浦脉冲Nd:YAG固体激光器技术研究[D];北京工业大学;2012年
6 梁强兵;基于原子系综的高分辨光谱和大失谐Raman存储研究[D];山西大学;2013年
7 杨子宁;半导体泵浦铷蒸汽激光器研究[D];国防科学技术大学;2012年
8 王时光;高精度镉离子原子钟[D];清华大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陶天炯;激光稳频锁相研究[D];浙江大学;2010年
2 崔忠艺;应用于MOPA的半导体脉冲种子源驱动电路的设计与实现[D];暨南大学;2011年
3 章建荣;频谱合束高功率光纤激光器技术研究[D];华中科技大学;2011年
4 汤枭雄;LD端面泵浦全固态532nm脉冲激光器的研究[D];华中科技大学;2011年
5 孔令芳;基于弱反馈下光纤放大器的计算机仿真[D];湖南工业大学;2011年
6 张乐;基于激光锁频技术的光纤振动传感器和高稳定性倍频激光系统研究[D];浙江大学;2012年
7 田国周;高能量固体激光器热管理技术分析[D];四川大学;2006年
8 林东风;瓦级MOPA结构ps脉冲光纤激光器[D];国防科学技术大学;2008年
9 杨泽光;激光标刻系统的硬件控制设计及实现[D];电子科技大学;2010年
10 豆宁丽;高效能二极管泵浦固体脉冲激光器的几个重要问题研究[D];西安电子科技大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵岭,张春林,王立军;基于固体激光器的光纤型MOPA的研究[J];半导体光电;2005年05期
2 马惠萍,刘丽华,杨乐民,李鹏生;光纤耦合问题的研究及球形端面光纤的应用[J];光电工程;2002年04期
3 樊亚仙,戴武涛,翟爱亭,胡姝玲,吕福云;全光纤调Q激光器优化设计的理论分析[J];光电子·激光;2001年09期
4 胡恺,蒋群;包层泵浦技术原理及其应用[J];光通信研究;2004年05期
5 杜卫冲,谭华耀,刘颂豪;一种新型的光纤光栅调Q掺Er光纤激光器[J];光学学报;1997年08期
6 郑加安,赵圣之,王青圃,张行愚;LD端面泵浦Nd∶YAG激光器热效应研究[J];光子学报;2000年12期
7 孙渝明,侯学元,李宇飞;LD泵浦的声光调Q高重复率Nd∶GdVO_4激光器[J];光子学报;2004年06期
8 杨永明;文建国;王石语;蔡德芳;过振;;LD端面泵浦Nd∶YAG激光器中的热透镜焦距[J];光子学报;2005年12期
9 郭占城;付圣贵;贾秀杰;刘艳格;司立彬;张健;袁树忠;董孝义;;用于相干合成大模面积光纤放大器的实验研究[J];光子学报;2007年09期
10 杨子宁;李元栋;王红岩;陆启生;许晓军;;Frequency-narrowed external-cavity broad-area-diode for rubidium laser pumping[J];Chinese Optics Letters;2011年06期
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026