收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高能量光泵太赫兹气体激光器研究

苗亮  
【摘要】:太赫兹波具有透视性、安全性、光谱分辨本领等特点,在无损检测、安全检查、光谱分析等领域有重要的应用前景。光泵太赫兹气体激光器是获得高能量高功率相干太赫兹波的重要技术,通过改变增益介质和泵浦光波长可以获得数千条太赫兹谱线。很多太赫兹增益介质的吸收谱都在CO2激光的波长范围内,横向放电激励大气压(TEA) CO2激光器的脉冲能量和峰值功率很高,是脉冲光泵太赫兹激光器最有效的泵浦源。 本论文利用TEA CO2激光器泵浦NH3、CH3OH和D2O产生脉冲太赫兹激光,主要研究内容包括提高太赫兹激光能量和转换效率的方法,以及太赫兹激光参数和特性的测试技术。 为了获得多条太赫兹谱线,需要泵浦激光实现波长调谐输出,本论文首先研究高能量TEA CO2激光器的光栅选支技术。探讨了光栅选支的原理,光栅参数的设计依据,以及光栅的Littrow安装结构。利用闪耀光栅实现两种型号TEA CO2激光器的选支输出,其中TEA-30型激光器输出58条支线,最高能量13J,TEA-300型激光器输出49条支线,最高能量54J。为了实现单支线振荡,激光谐振腔必须足够长以增大相邻支线间的线色散。在高气压工作的TEA-300型激光器的混合气体中加入少量三乙胺可以稳定辉光放电和激光脉冲能量,但会降低9μm带支线的能量。 合理设计太赫兹激光振荡器可以有效提高太赫兹激光的转换效率,本论文设计了两套太赫兹激光振荡器真空系统。其中低真空系统由石英玻璃管激光腔、机械泵、热偶规等组成,以O型橡胶圈密封;高真空系统由不锈钢管激光腔、涡轮分子泵、复合高真空规等组成,主要以刀口法兰和铜垫圈密封。提出用Ge标准具作为振荡器的太赫兹高反镜,其太赫兹反射率可达78%,太赫兹部分反射镜使用石英晶体。 为了获得高能量太赫兹激光,需要高增益的太赫兹增益气体。利用前面设计的选支TEA CO2激光器和太赫兹激光振荡器,研究了NH3、CH3OH和D2O的太赫兹谱线特性。利用TEA-300的10P(32)支线泵浦NH3产生的151.5μm谱线能量高达204mJ,9R(16)支线泵浦产生的90μm谱线能量为130mJ。利用Ge标准具充当太赫兹激光振荡器的高反镜时,151.5μm谱线的光子转换效率高达20.8%。CH30H蒸汽由TEA-30的9P(16)支线泵浦产生的570.5gm谱线能量为0.39mJ,9P(36)支线泵浦产生的118.8μm谱线能量为0.27mJ。D2O蒸汽由TEA-30的9R(22)支线泵浦产生高增益的385μm谱线,使用Ge标准具高反镜的效率是金属线栅高反镜的3.5倍。3851μm谱线的最高能量为4.44mJ,光子转换效率为7.0%。 对太赫兹激光各项参数的研究有利于充分掌握光泵太赫兹激光的特性,本论文最后研究了脉冲光泵太赫兹激光的波长、光束质量、偏振和大气传输特性的测试技术。提出用两个全同Ge标准具组成法布里-玻罗(F-P)干涉仪测量太赫兹激光波长,Ge标准具F-P干涉仪的理论精细度(相邻透射峰的相位差2π与透射峰的相位半宽度之比)大于12.5,实际的波长测量误差小于±1%。利用激光模式仪分析了脉冲光泵NH3太赫兹激光的光束质量,151.5μm谱线的远场发散角约为衍射极限的7倍。检测了TEA-30的9R(22)支线和D20的385μm谱线的偏振特性,结果显示9R(22)支线基本是光栅的TM线偏振光(偏振方向与光栅刻槽方向垂直),而385gm谱线在垂直于泵浦光的偏振方向上增益较强。通过测量太赫兹激光传输10m后的剩余能量,发现90μm谱线的大气吸收严重,151.5μm和385μm谱线的大气吸收相对较小。 本论文建立了完整的脉冲光泵太赫兹激光器及其测试系统,太赫兹脉冲能量高达204mJ,提出的Ge标准具太赫兹高反镜使太赫兹光子转换效率达20.8%,研制出新型太赫兹波长计,测试了太赫兹光束质量、偏振和大气传输等特性。本论文实现的高能量高效率光泵太赫兹激光器系统将有助于推动太赫兹波在透视成像和无损检测领域的应用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 赵春喜;;室温下中草药的太赫兹谱分析[J];科技信息;2010年12期
2 陈晗;;太赫兹波技术及其应用[J];中国科技信息;2007年20期
3 卢玉和;孟田华;杨成全;李海;;云冈石窟风化物的太赫兹光谱研究[J];山西大同大学学报(自然科学版);2010年01期
4 王高;周汉昌;姚宝岱;徐德刚;姚建铨;;爆炸物太赫兹光谱探测技术研究进展[J];激光与光电子学进展;2011年01期
5 马晓菁;代斌;葛敏;;太赫兹辐射的研究及应用[J];化工时刊;2006年12期
6 孟田华;赵国忠;;太赫兹时域光谱技术[J];山西大同大学学报(自然科学版);2007年06期
7 鄢扬;刘盛纲;黎晓云;傅文杰;袁学松;;0.22THz回旋管振荡器的研制与实验[J];科学通报;2009年04期
8 黄振;于斌;赵国忠;;小孔径光电导天线产生太赫兹波的辐射特性[J];中国激光;2010年01期
9 孟坤;李泽仁;刘乔;;太赫兹时域光谱技术用于老化炸药检测[J];光谱学与光谱分析;2011年05期
10 张显斌;施卫;;基于可调谐准高斯波束太赫兹源的成像系统研究[J];物理学报;2008年08期
11 王玥;吴群;施卫;贺训军;殷景华;;基于纳观域碳纳米管的太赫兹波天线研究[J];物理学报;2009年02期
12 陆益敏;汪家春;林志丹;;337μm连续太赫兹激光透射成像[J];红外与激光工程;2010年02期
13 赵春喜;;硅光子晶体光纤中太赫兹波的衰减特性分析[J];科技信息;2010年10期
14 姚宝岱;王高;;钝感RDX及HMX炸药的太赫兹光谱分析[J];光电技术应用;2010年06期
15 谭晓玲;耿优福;周骏;姚建铨;;THz波在金属镀层空芯波导中传输的理论和实验研究[J];物理学报;2011年05期
16 初洪娜;;关于太赫兹通信技术的综合分析探讨[J];硅谷;2011年14期
17 邵立;路纲;程东明;;光整流太赫兹源及其研究进展[J];激光与红外;2008年09期
18 王虹扬;;张岩 用太赫兹技术加强安检[J];科技潮;2010年02期
19 李德华;赵阳;孙清珍;周薇;刘立强;靳涛;;相位连续变化型太赫兹波带片[J];强激光与粒子束;2010年06期
20 杨成全;孟田华;卢玉和;;云冈石窟石质、降尘样品的太赫兹光谱分析[J];山西大同大学学报(自然科学版);2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王兵兵;黄志明;陆金星;黄敬国;沈学民;;基于非线性光学差频及参量效应的太赫兹源设计研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
2 孟坤;李泽仁;刘乔;权润爱;;1.40THz连续太赫兹波透射扫描成像[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
3 崔海霞;姚建铨;钟凯;李斌;;太赫兹波大气传输特性研究[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(下册)[C];2009年
4 戴厚梅;刘劲松;;空气中产生太赫兹波过程的研究进展[A];第十三届全国红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集[C];2011年
5 罗钦;刘勇;王可嘉;;太赫兹技术综述[A];第十三届全国红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集[C];2011年
6 王鹤;赵国忠;;低温下对羟基苯甲酸酯类的太赫兹光谱研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
7 刘建丰;;利用亚波长人工材料实现太赫兹滤波[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
8 姚娜;王平;;太赫兹成像技术在航天遥感领域的应用[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
9 梁承森;赵国忠;;水杨酸的太赫兹光谱研究[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(下册)[C];2010年
10 张金玲;吕英华;张洪欣;;太赫兹通信系统和太赫兹天线技术[A];电波科学学报[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 苗亮;高能量光泵太赫兹气体激光器研究[D];华中科技大学;2012年
2 谷建强;太赫兹奇异介质研究[D];天津大学;2010年
3 袁英豪;太赫兹波在亚波长金属结构中的传输特性及其应用研究[D];华中科技大学;2011年
4 王昌雷;太赫兹波操控技术与器件研究[D];天津大学;2010年
5 袁英豪;太赫兹在亚长金结构中的传输特性及其应用研究[D];华中科技大学;2011年
6 戴厚梅;飞秒激光激励气体产生太赫兹波的理论研究[D];华中科技大学;2012年
7 田晓光;基于飞秒激光激励半导体材料的太赫兹源与探测技术[D];华中科技大学;2011年
8 丁岚;亚波长结构中的太赫兹波共振及其在成像中的应用[D];华中科技大学;2012年
9 孙琳;亚波长金属结构在太赫兹波段的特性和应用研究[D];国防科学技术大学;2011年
10 王新柯;太赫兹实时成像中关键技术的研究与改进[D];哈尔滨工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周有志;连续太赫兹波微振动无损探测的研究[D];华中科技大学;2010年
2 孙清珍;太赫兹时域光谱系统实验的研究[D];山东科技大学;2010年
3 林雪梅;太赫兹时域光谱系统的研制及其应用研究[D];华南理工大学;2011年
4 孟坤;太赫兹时域光谱技术研究及应用[D];中国工程物理研究院;2011年
5 朱宜存;光电导天线产生太赫兹波的理论和实验研究[D];郑州大学;2010年
6 张耀忠;太赫兹波在矩形光波导中的传输特性研究[D];河北工业大学;2011年
7 姜银利;基于光混频器件的太赫兹波调制技术与太赫兹波滤波技术研究[D];华中科技大学;2011年
8 孟超;脉冲太赫兹成像实验研究[D];国防科学技术大学;2011年
9 李晓文;太赫兹源及太赫兹波导的理论和实验研究[D];郑州大学;2012年
10 王明才;氨基酸的太赫兹时域光谱研究[D];吉林大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 李荔;李培宁:“隐身斗篷”拓宽消失波段[N];北京科技报;2010年
2 本报记者 王小龙;安全、隐私和健康你选什么?[N];科技日报;2010年
3 冉京;功能高分子染料在高新技术中的应用(三)[N];中国纺织报;2005年
4 记者陈欣然 通讯员孟兆熙;天大一科研项目入选中国高等学校十大科技进展[N];天津教育报;2009年
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
  • 010-62982499
  • 010-62783978