LD抽運(yùn)的雙頻微片激光器的頻譜研究.pdf

1、激光二極管(LD)抽運(yùn)的微片激光器具備構(gòu)造簡潔,可靠性高、使用壽命長、性能穩(wěn)定、轉(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn),在空間光通信、激光雷達(dá)、精密測量、非線性光學(xué)、光學(xué)醫(yī)療和光生微波毫米波等眾多領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用價(jià)值。而且LD抽運(yùn)的雙頻微片激光器,基于其具備低閾值、頻率差大、轉(zhuǎn)換效率高、可調(diào)諧雙波長等優(yōu)點(diǎn),對大頻差、超大頻差的雙頻微片激光器的發(fā)展提供了有利的條件,在ROF系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和激光精密測量系統(tǒng)中有著很好的應(yīng)用前景。因此近年來LD抽運(yùn)雙頻微片激光

2、器成為大頻差及超大頻差雙頻激光的研究熱點(diǎn)。
　　為了獲得可用于光生微波毫米波源的穩(wěn)定的雙頻微片激光,本論文主要對雙頻微片激光器輸出的激光光譜特性進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)分析,具體包括以下幾方面內(nèi)容:
　　(1)對雙頻微片激光器發(fā)展簡要概述,介紹了近些年國內(nèi)外LD抽運(yùn)的雙頻微片激光器的研究成果,并介紹了雙頻微片激光器在實(shí)際中的應(yīng)用及未來的發(fā)展趨勢。
　　(2)分析了LD抽運(yùn)的雙頻微片激光器的基本理論,通過分析四能級(jí)雙頻微片激光系統(tǒng)

3、的速率方程,對LD抽運(yùn)雙頻微片激光器的工作特性進(jìn)行理論分析及研究。
　　(3)建立了一種產(chǎn)生雙縱模的雙頻微片激光器模型,理論分析了微片激光器縱模生成的原理,并通過實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了微片激光器的雙頻雙縱模的輸出。試驗(yàn)中通過調(diào)節(jié)抽運(yùn)電流的大小使頻差在一定范圍內(nèi)變化;抽運(yùn)電流為14.5A時(shí),得到了頻差為85GHz的穩(wěn)定的雙頻激光輸出,頻差隨著電流的增加逐漸減小,抽運(yùn)電流為19.5A時(shí),輸出頻差為53GHz。
　　(4)研究了LD端面抽運(yùn)的

4、雙縱模雙頻微片激光器的熱效應(yīng)對輸出激光頻譜的影響。通過分析端面抽運(yùn)的微片激光Nd:YVO4的熱傳導(dǎo)方程,逐步求解出激光晶體內(nèi)部不同位置處的溫度場分布;并進(jìn)一步深入分析微片晶體熱效應(yīng)對晶體折射率的影響,最后計(jì)算出雙頻微片激光器的頻譜隨熱效應(yīng)的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)抽運(yùn)源抽運(yùn)功率較小時(shí),輸出的雙縱模雙頻激光是穩(wěn)定可控的;當(dāng)抽運(yùn)功率逐漸增大時(shí),晶體熱效應(yīng)使輸出雙頻頻譜兩峰值之間的頻率間隔減小,但每個(gè)波長的頻譜寬度加寬,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析相

5、符合。
　　(5)提出了雙頻脈沖微片激光器馳豫振蕩耦合速率方程的理論模型。通過理論模擬分析,微片的自飽和系數(shù)和交叉飽和系數(shù)比為0.7:0.3時(shí),兩個(gè)偏振模之間的耦合比較強(qiáng)烈,是一個(gè)反向弛豫振蕩的結(jié)果,兩個(gè)偏振的馳豫振蕩波形峰值相互交錯(cuò),波峰不同步。同時(shí),微片增益曲線和諧振波長的改變影響相對增益和偏振模,可以進(jìn)一步使激光脈沖達(dá)到同步。最后本章通過理論分析設(shè)定實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的雙頻脈沖產(chǎn)生,雙頻間隔為86 GHz,時(shí)間抖動(dòng)小于10