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预泵浦Cr,Nd:YAG双频微片激光器研究

安汝德  
【摘要】:激光二极管(LD)抽运的微片激光器具有结构紧凑简单、性能稳定、寿命长、效率高和易于单纵模输出等优点,在精密测量、激光雷达、光通信、非线性光学和光生微波等方面有巨大的应用前景。而且LD抽运的双频微片激光器具有体积小、结构紧凑、频差大、频差稳定性高和可调谐性等优点而备受关注。为了获得可用于光生微波源的双频微片激光器,本文对Cr~(4+),Nd~(3+):YAG自调Q微片激光器的Q脉冲输出的稳定性和可控性,进行了理论和实验上的研究,取得了以下成果: (1)建立了比较完整的被动调Q耦合速率方程理论模型,通过对理论模型的数值模拟和实验的分析,得出连续抽运的输出脉冲重复性比较差,输出脉冲形状的抖动性很大,而预抽运调制不但能够实现输出脉冲的重复频率的可控性,而且输出脉冲重复性比较好。得到了输出脉宽为10ns,输出脉冲的能量12μJ,峰值功率1200W,重复频率为4KHz的稳定单脉冲输出。 (2)根据预抽运调制的机理改进和完善了被动调Q耦合速率方程理论模型,通过对理论模型的数值模拟和实验分析了连续抽运速率、脉冲抽运速率和脉宽各个参数之间的关系和对激光器输出时间特性的影响。 (3)创新性的提出了利用Cr~(4+), Nd~(3+):YAG晶体的各向异性实现了激光器的双频输出,得到了波峰中心波长在1064.40nm和1064.66nm的正交偏振的激光双频输出,波长差为0.26nm,对应频差为69GHz。并且利用微调LD和激光器谐振腔的温度,实现了正交偏振的激光模式输出的同步性。利用相同原理实现了26.5GHz光频差,并实现了拍频微波信号。


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