半导体泵浦铯蒸汽脉冲激光与多波长输出特性研究

发布时间：2023-05-23 19:05

　　半导体泵浦碱金属蒸汽激光器(Diode-pumped alkali-vapor laser,DPAL)兼具半导体激光和气体激光的技术特点,具有量子效率高、受激发射截面大、折射率扰动较小、热管理便捷和输出波长丰富等优势,可实现高效率、高功率和高光束质量近红外激光输出,在工业制造、军事、医疗和科研等领域具有重要的应用价值。其中,高重复频率、高功率脉冲DPAL在激光通信、激光雷达(LIDAR)、激光加工和激光清洗等领域有着广泛的应用前景。同时,通过倍频或借助不同的能级跃迁过程,DPAL能够实现蓝光、近红外、中红外甚至远红外等波段激光输出,是实现高功率多波长激光同步、同路输出的一种新途径。但相比于高功率连续DPAL,DPAL的脉冲调制技术和多波长输出技术发展较为缓慢。因此,本文将以Cs蒸汽DPAL(Cs-DPAL)为研究对象,对Cs-DPAL的脉冲调制技术和多波长输出特性开展研究,研究内容包括以下方面:1、在理论研究方面,基于速率方程和光束传播方程建立DPAL理论模型,并通过有限差分法对理论模型进行求解,对连续和脉冲Cs-DPAL进行了理论仿真。对于连续Cs-DPAL,分析了泵浦功率、泵浦波长...

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景与意义
    1.2 碱金属蒸汽激光关键技术简介
        1.2.1 窄线宽半导体泵浦技术
        1.2.2 碱金属蒸汽池设计
        1.2.3 泵浦光耦合技术
        1.2.4 脉冲调制技术
        1.2.5 多波长激光输出技术
    1.3 碱金属蒸汽激光器研究进展
        1.3.1 连续碱金属蒸汽激光器研究进展
        1.3.2 脉冲碱金属蒸汽激光器研究进展
        1.3.3 碱金属蒸汽多波长激光输出研究进展
    1.4 本文的主要研究内容及结构安排
第2章 端面泵浦Cs-DPAL理论建模与仿真
    2.1 理论建模
        2.1.1 DPAL速率方程
        2.1.2 光束传播方程
        2.1.3 有限差分法求解光束传播方程
    2.2 连续Cs-DPAL仿真分析
        2.2.1 连续DPAL激光光强求解
        2.2.2 泵浦功率、波长与线宽
        2.2.3 氦气和乙烷压强
        2.2.4 蒸汽池工作温度
        2.2.5 输出镜反射率与蒸汽池窗口透过率
        2.2.6 泵浦光束腰与谐振腔腔长
    2.3 脉冲Cs-DPAL仿真分析
        2.3.1 脉冲泵浦Cs-DPAL仿真分析
        2.3.2 主动调制脉冲Cs-DPAL仿真分析
    2.4 本章小结
第3章 脉冲泵浦Cs-DPAL及其倍频实验研究
    3.1 实验系统设计
        3.1.1 激光器设计
        3.1.2 脉冲泵浦LD设计
    3.2 连续激光输出特性
    3.3 脉冲泵浦Cs-DPAL输出特性
        3.3.1 占空比
        3.3.2 重复频率
        3.3.3 工作温度
    3.4 倍频蓝光输出特性
        3.4.1 连续蓝光输出特性
        3.4.2 脉冲蓝光输出特性
    3.5 本章小结
第4章 声光调制脉冲Cs-DPAL实验研究
    4.1 实验系统设计
        4.1.1 声光调制器
        4.1.2 激光器设计
    4.2 连续激光输出特性
    4.3 周期性脉冲激光输出特性
    4.4 编码脉冲激光输出特性
    4.5 本章小结
第5章 Cs蒸汽能量碰撞转移与多波长输出特性研究
    5.1 能级跃迁过程
    5.2 实验系统设计
    5.3 波长测量
    5.4 阈值条件
        5.4.1 蓝光阈值条件
        5.4.2 中红外阈值条件
    5.5 相对强度
        5.5.1 蓝光相对强度
        5.5.2 中红外相对强度
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文主要工作总结
    6.2 创新性工作
    6.3 研究工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3822182