LD泵浦可调谐大频差双频Nd：YAG激光技术研究

论文摘要

可调谐大频差双频激光器在光波干涉测量和光学传感等领域有着广泛的应用,尤其是在绝对距离干涉测量中占有极其重要的地位,因为这种测量方法测量的是距离而不是位移,所以不需要精密导轨。当以双频激光器作为光源时,要求双频激光光源的频差可以调谐,而且要尽可能大,即合成波长可以变而且近可能小,这样既有利于对被测距离的初估,又可提高测量精度。因此,研究可调谐大频差双频激光技术具有十分重要的意义。本论文对激光二极管（LD）泵浦双频激光技术进行了理论分析和实验研究,设计并验证了一种新型可调谐大频差双频Nd：YAG激光器方案。论文主要内容如下：第一,介绍了LD泵浦固体激光器的组成,分析了LD泵浦固体激光器的基本理论,在此基础上建立了相应的固体激光器实验系统,研究了该系统的输出特性。第二,分析了双折射滤光片的选模原理,在此基础上利用λ／2波片和偏振分光棱镜（PBS）组成新型双折射滤光片选择激光单纵模；设计并建立了LD泵浦1064nm单频Nd：YAG激光器实验系统,并对系统输出功率的调谐特性和模谱振荡特性进行了理论分析和实验研究。第三,设计了以PBS-λ／2双折射滤光片作为选模元件的双频Nd：YAG激光器,使p分量和s分量分别在两个驻波腔内同时以单纵模振荡,得到两束1064nm正交线偏振单频激光输出,再用另一块PBS合光即可获得同轴输出的正交线偏振1064nm双频激光；同时可以利用腔内PBS的尾光输出正交线偏振1064nm双频激光,优化了实验系统。最后,对激光器单腔振荡和双腔同时振荡时的功率调谐特性和模谱振荡特性进行了理论分析和实验研究；对双频激光的频差调谐特性进行了研究,研究结果表明：通过微调两个激光谐振腔长度,可以调谐双频激光的频差大小,实验观察到的最大频差达到113.4GHz。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 双频激光器在干涉测量中的应用
• 1.2 频差双频激光技术的研究现状
• 1.3 双频激光技术的发展趋势
• 1.4 课题的目的及意义
• 1.5 课题要求及主要研究内容
• 2 LD泵浦固体激光系统组成与实验研究
• 2.1 LD泵浦固体激光器的组成
• 2.1.1 LD的工作特性及其驱动要求
• 2.1.2 聚焦光学系统
• 2.1.3 激光晶体
• 2.1.4 光学谐振腔
• 2.2 LD泵浦固体激光器工作特性分析
• 2.2.1 阈值泵浦功率
• 2.2.2 斜效率
• 2.2.3 输出功率
• 2.3 LD泵浦固体激光器实验研究
• 2.3.1 LD端面泵浦Nd:YAG激光实验系统及其装调
• 2.3.2 LD端面泵浦Nd:YAG激光实验系统输出特性
• 2.4 本章小结
• 3 LD泵浦1064nm单频Nd:YAG激光器设计与实验研究
• 3.1 双折射效应基本理论
• 3.1.1 双折射现象
• 3.1.2 双折射晶体的光学性质
• 3.2 双折射滤光片选模的基本原理
• 3.2.1 双折射滤光片组成
• 3.2.2 双折射滤光片选频原理
• 3.3 单频Nd:YAG激光系统组成及实验研究
• 3.3.1 实验系统组成
• 3.3.2 单频1064nm激光振荡输出
• 3.3.3 输出功率的调谐特性及分析
• 3.3.4 输出激光偏振态
• 3.4 本章小结
• 4 可调谐大频差双频Nd:YAG激光器设计与实验研究
• 4.1 LD泵浦1064nm大频差双频固体激光器研究方案
• 4.2 单腔振荡特性实验研究
• 4.2.1 单直线腔单频1064nm激光输出特性研究
• 4.2.2 单直角腔单频1064nm激光输出特性研究
• 4.2.3 单腔1064nm激光输出特性总结
• 4.3 双腔同时振荡特性实验研究
• 4.3.1 输出功率特性实验研究
• 4.3.2 双频激光输出
• 4.4 双频激光器频差调谐实验研究
• 4.4.1 固体激光器与光纤之间的耦合分析
• 4.4.2 单频激光调谐技术实验研究
• 4.4.3 双频激光调谐技术实验研究
• 4.5 本章小结
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文