脈沖光泵CH3OH分子THz激光研究.pdf

1、THz激光是一種具有很多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的新型輻射源，THz科學(xué)技術(shù)是一個(gè)非常重要的多學(xué)科交叉的前沿領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防等方面具有重要意義。本論文介紹了自行研制的一種新型脈沖光泵CH3OH分子THz激光器，由于該激光器是全金屬結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小的優(yōu)點(diǎn)，為進(jìn)一步深入研究奠定了基礎(chǔ)，具有廣闊的應(yīng)用前景。本激光器可以應(yīng)用于高速THz成像、THz激光雷達(dá)、醫(yī)療診斷及其他領(lǐng)域。
　　本論文采用典型激光器速率方程理論對(duì)光泵CH3OH分子

2、動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行了分析。首先，通過(guò)對(duì)CH3OH分子能級(jí)結(jié)構(gòu)的分析，建立了三能級(jí)系統(tǒng)理論模型；其次，對(duì)產(chǎn)生THz激光過(guò)程中激光上下能級(jí)粒子數(shù)的變化進(jìn)行了分析，得到了CH3OH分子三能級(jí)速率方程；第三，計(jì)算了參與激光過(guò)程的有效分子數(shù)和諧振腔內(nèi)光子平均壽命；第四，對(duì)得到的速率方程進(jìn)行了仿真求解，得到基態(tài)能級(jí)粒子數(shù)隨時(shí)間變化關(guān)系曲線、激光上下能級(jí)粒子數(shù)隨時(shí)間變化關(guān)系曲線、輸出THz脈沖波形，并進(jìn)行了比較分析。
　　本論文介紹的THz激光系統(tǒng)

3、，主要包括泵浦系統(tǒng)和THz激光系統(tǒng)兩部分，泵浦系統(tǒng)中泵浦源為光柵選支的全金屬射頻波導(dǎo)CO2激光器，THz激光系統(tǒng)也采用了全金屬結(jié)構(gòu)，由諧振腔、激光通道、配氣系統(tǒng)、窗口、外殼五部分組成。激光諧振腔采用傳統(tǒng)的平-凹諧振腔，泵浦激光輸入及THz激光輸出采用小孔耦合輸入輸出方式。由于采用了全金屬結(jié)構(gòu)，不用水冷，減去了復(fù)雜的水冷系統(tǒng)，使得所設(shè)計(jì)的THz激光系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小的優(yōu)點(diǎn)。
　　在實(shí)驗(yàn)上測(cè)試了THz激光器輸出波形，得到了諧振腔