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微片激光器的理论和实验研究

唐拥攀  
【摘要】:激光二极管(LD)抽运的微片激光器具有体积小、重量轻、高效率、高可靠性、光束质量好和寿命长等优点。微片激光器由于腔长短易实现单纵模输出的特性,在空间光通信、激光雷达、非线性光学和生物医学等众多领域有着巨大的应用价值。LD抽运的双频微片激光器,由于其具有结构简单、频差大、可调谐和输出双波长稳定等优点,在ROF系统和激光精密测量系统中有着很好的应用前景。 本论文主要对普通单纵模微片激光器的空间特性、时间特性以及双频微片激光器的时间特性和光谱特性进行了理论和实验研究,具体包括以下方面: (1)在考虑增益(损耗)引导和二次引导(包括曲面输出镜和热效应)下,通过引入复数折射率,计算出了微片激光器的横模。分析得出了增益引导和二次引导在不同抽运参数条件下对近场横模光斑尺寸变化的影响。 (2)完善了Cr4+:YAG被动调Q微片激光器的理论模型。通过数值计算和实验对照,得出了Cr4+被动调Q微片激光器获得稳定可控脉冲输出时,连续抽运速率、脉冲抽运速率和抽运脉冲宽度之间的关系;输出单脉冲的脉宽、峰值功率随整体抽运速率变化的关系;在实验中获得了稳定的、重复频率在1Hz~4KHz可调的调Q脉冲激光输出。 (3)研究了预抽运条件下增益开关微片激光器的理论模型。通过数值计算和实验对照,得到保证在每个抽运脉冲内输出单个激光脉冲情况下,获得高峰值功率窄脉冲的方法;在实验中获得了脉冲峰值功率为6W,脉宽为24ns,重复频率在1Hz~10kHz范围可调的稳定脉冲输出。 (4)建立了单纵模双波长输出理论,并将其应用到LD抽运的Nd:YVO4微片激光器。通过实验获得了稳定的双波长激光输出,激光输出中心波长分别为1064.18nm和1064.50nm,波长间隔为0.32nm,对应的频差为85GHz。最后对该双频微片激光器用来光生毫米波进行了可行性分析,得出该双频微片激光器可以用来光生毫米波的结论。


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