LD抽運的雙頻微片激光器的頻譜研究.pdf

1、激光二極管(LD)抽運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,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)用價值。而且LD抽運的雙頻微片激光器,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,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。
　　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行理論和實驗分析,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際中的應(yīng)用及未來的發(fā)展趨勢。
　　(2)分析了LD抽運的雙頻微片激光器的基本理論,通過分析四能級雙頻微片激光系統(tǒng)

3、的速率方程,對LD抽運雙頻微片激光器的工作特性進行理論分析及研究。
　　(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,并通過實驗實現(xiàn)了微片激光器的雙頻雙縱模的輸出。試驗中通過調(diào)節(jié)抽運電流的大小使頻差在一定范圍內(nèi)變化;抽運電流為14.5A時,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,抽運電流為19.5A時,輸出頻差為53GHz。
　　(4)研究了LD端面抽運的

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,最后計算出雙頻微片激光器的頻譜隨熱效應(yīng)的變化規(guī)律。實驗結(jié)果表明,當(dāng)抽運源抽運功率較小時,輸出的雙縱模雙頻激光是穩(wěn)定可控的;當(dāng)抽運功率逐漸增大時,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,但每個波長的頻譜寬度加寬,實驗結(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,兩個偏振模之間的耦合比較強烈,是一個反向弛豫振蕩的結(jié)果,兩個偏振的馳豫振蕩波形峰值相互交錯,波峰不同步。同時,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)定實驗裝置,實現(xiàn)了穩(wěn)定的雙頻脈沖產(chǎn)生,雙頻間隔為86 GHz,時間抖動小于10