半导体泵浦氩原子连续激光器及功率定标放大研究

发布时间：2022-09-21 17:37

　　半导体泵浦稀有气体激光器（DPRGL）是通过半导体激光泵浦放电惰性气体实现激光输出的混合泵浦激光器,被视为碱金属蒸气激光器的潜在替代方案,可以有效防止碱金属激光器镜片污染问题,具有量子效率高、光束质量好、适合大气传输等优点。相对较低的亚稳态能级间碰撞弛豫速率降低了粒子数循环率,DPRGL难以获得高功率激光连续输出,针对这一问题,本文以Ar/He混合气体为工作介质,采用五能级结构对DPRGL中的关键科学问题进行深入研究。主要内容如下:（1）从简化J-l耦合产生的复杂激发态氩原子能级出发,深入研究了基于五能级结构的DPRGL运行机制。实验探索了DPRGL直流放电特性,测得放电等离子体中激发态氩原子跃迁光谱与NIST数据库中氩原子激发态跃迁过程吻合。（2）结合亚稳态氩原子吸收线宽的压力展宽机制,研究了Littrow结构半导体激光外腔的线宽压缩方法以及相应的泵浦模块结构。通过增加外腔长度、减小半导体有源区输出端面反射率和增加光栅衍射效率等方式获得与压力展宽后的亚稳态氩原子吸收线宽（FWHM）相匹配的0.04 nm（20 GHz）半导体激光输出;针对传统端面和侧面泵浦结构中泵浦光与有效工作介质碰... 

【文章页数】：127 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外发展现状
    1.3 本文主要研究内容安排
2 氩原子放电激励研究
    2.1 Ar激励特性
    2.2 DPRGL输出光束的大气传输特性
    2.3 Ar/He放电激励实验探索
    2.4 本章小结
3 窄线宽半导体泵浦源研究
    3.1 Ar(1s5)的吸收线宽和吸收截面
    3.2 DL泵浦源线宽压缩分析
    3.3 Littrow结构DL线宽压缩参数优化
    3.4 半导体泵浦方案研究
    3.5 本章小结
4 基于光电两级泵浦的DPRGL动力学研究
    4.1 光电两级泵浦动力学模型
    4.2 模型有效性
    4.3 两级泵浦参量对DPRGL性能的影响
    4.4 本章小结
5 基于端面泵浦MOPA结构的DPRGL研究
    5.1 DPRGA的特点
    5.2 DPRGA动力学模型
    5.3 模型有效性
    5.4 DPRGA输出特性的影响因素
    5.5 本章小结
6 基于侧面泵浦结构的DPRGL研究
    6.1 侧面泵浦DPRGL模型
    6.2 数值处理方法
    6.3 侧面泵浦DPRGL输出特性分析
    6.4 定标放大结构
    6.5 本章小结
7 全文总结与展望
    7.1 论文研究内容
    7.2 主要创新点说明
    7.3 未来工作展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表论文目录
附录2 攻读博士学位期间获授权专利目录
附录3 攻读博士学位期间参与的科研活动
附录4 攻读博士学位期间所获荣誉和奖励


【参考文献】：
期刊论文
[1]稀有气体的前世今生[J]. 孙博勋.  大学化学. 2019(08)
[2]半导体激光泵浦亚稳态氩气激光器实现激光振荡[J]. 高俊,张秩凡,雷鹏,王新兵,左都罗.  强激光与粒子束. 2018(01)
[3]大气压He-Ar射频容性放电Ar亚稳态粒子数密度[J]. 何永乐,高俊,左都罗,王新兵.  强激光与粒子束. 2017(05)

硕士论文
[1]光泵浦亚稳态惰性气体激光器探索研究[D]. 余光其.国防科学技术大学 2015



本文编号：3680377