光泵氣體THz激光器的能量轉(zhuǎn)化效率的研究.pdf

1、THz波位于電磁波譜中微波和紅外波之間，屬于亞毫米波。由于其性質(zhì)十分獨(dú)特，能穿透非金屬、非極性材料、煙霧和浮塵等且不造成傷害，并且能夠識(shí)別生物大分子，因此，研究高能量轉(zhuǎn)化效率的THz源意義重大。本論文從提高光泵氣體THz激光器的能量轉(zhuǎn)化效率方面入手，利用TEA CO2激光器作為泵浦源，利用NH3（氨氣）氣體作為工作介質(zhì)，從理論和實(shí)驗(yàn)方面對(duì)能量轉(zhuǎn)化效率隨泵浦能量和氣體壓強(qiáng)的變化規(guī)律進(jìn)行了初步研究。
　　理論方面，建立了三能級(jí)速率方程

2、理論模型，采用四階Rung-Kutta法，利用MATLAB程序進(jìn)行數(shù)值仿真，從激光產(chǎn)生機(jī)理的角度分析了泵浦能量和氣體壓強(qiáng)對(duì)各能級(jí)粒子數(shù)以及THz光子數(shù)的影響。在特定氣壓下，研究了能量轉(zhuǎn)化效率隨泵浦能量的變化規(guī)律，得到能量轉(zhuǎn)化效率的最大值為0.3％，且在泵浦能量為200mJ~1J范圍內(nèi)基本維持不變，在0～200mJ以及1～50J，能量轉(zhuǎn)化效率均低于0.3%；在特定泵浦能量下，研究了能量轉(zhuǎn)化效率隨氣體壓強(qiáng)的變化規(guī)律，得到能量轉(zhuǎn)化效率最大值處

3、對(duì)應(yīng)的氣壓為550Pa，并考慮了泵浦光在NH3氣體中的吸收過(guò)程對(duì)氣體壓強(qiáng)及能量轉(zhuǎn)化效率的影響。
　　實(shí)驗(yàn)方面，設(shè)計(jì)并搭建了光泵NH3氣體超輻射THz激光器，測(cè)試了泵浦源TEA CO2激光器的性能；研究了TEA CO2激光器的9R(16)支線(xiàn)及其兩側(cè)支線(xiàn)9R(14)支線(xiàn)和9R(18)支線(xiàn)在NH3氣體中的吸收特性。在特定氣壓下，研究了能量轉(zhuǎn)化效率隨泵浦能量的變化規(guī)律，得到了能量轉(zhuǎn)化效率隨泵浦能量呈線(xiàn)性增長(zhǎng)規(guī)律，并且在泵浦能量為200m