调Q激光脉冲形状的空间分布及探测技术的研究

论文摘要

为了研究调Q激光脉冲形状的空间分布,论文从调Q技术的理论出发,在探测声光调Q DPL的激光脉冲时,发现由于多模竞争造成的激光场分布随时间和空间位置的不同在不断地变化,而造成了在不同时刻,光斑不同位置探测到的输出波形都不一样。通过对调Q过程中能量储存和能量释放的分析,建立了调Q过程的算法理论模型,在仿真的过程中,分别选择理想高斯光、均匀光以及二阶平顶高斯光作为泵浦光源,改变泵浦光功率和泵浦半径,分别得到了各自的激光输出功率和激光场分布图,经过对仿真结果的分析,发现不同的泵浦光对激光场的分布有自己的表现形式,当随着泵浦光的功率和泵浦半径的改变,激光场分布以及激光的输出功率会随着时间在不停的变化。另外为了能够探测到同一时刻,光斑不同位置处的调Q激光输出波形情况,设计了超高频激光脉冲探测电路,它主要包括探测电路模块、高速采样电路模块、FPGA逻辑控制电路模块、时钟发生电路模块以及外围接口电路模块,并且分别详细描述了各个模块的设计原理及设计方法。同时还介绍了在画PCB板图时所需要注意的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 激光二极管泵浦固体激光器的发展
• 1.2 DPL脉冲稳定性的提出及研究现状
• 1.2.1 DPL脉冲稳定性的提出
• 1.2.2 激光脉冲输出特性
• 1.2.3 研究现状
• 1.3 论文的研究重点
• 第二章 激光调Q技术
• 2.1 调Q 原理
• 2.2 调Q技术
• 2.2.1 主动调Q技术
• 2.2.2 被动调Q技术
• 第三章 调Q DPL实验及分析
• 3.1 调Q DPL工作原理
• 3.1.1 光放大器
• 3.1.2 光谐振腔
• 3.1.3 调Q固体激光器原理
• 3.2 调Q DPL实验及数据分析
• 第四章 激光场变化对调Q激光脉冲形状空间分布的影响
• 4.1 调Q DPL的横模理论
• 4.2 调Q过程的理论模型
• 4.2.1 能量存储的过程
• 4.2.2 能量释放的过程
• 4.3 激光场变化对调Q激光脉冲形状空间分布的影响
• 4.3.1 算法的建立
• 4.3.2 理想高斯泵浦光对激光场分布的影响
• 4.3.3 均匀泵浦光对激光场分布的影响
• 4.3.4 二阶平顶高斯泵浦光对激光场分布的影响
• 4.4 小结
• 第五章 超高频激光脉冲探测电路设计
• 5.1 电路的总体设计
• 5.2 PIN光电探测电路
• 5.2.1 传统光电探测电路
• 5.2.2 改进的光电探测电路
• 5.3 采样电路设计
• 5.3.1 高速采样芯片的选择
• 5.3.2 低电压差分信号（LVDS）
• 5.3.3 采样电路设计
• 5.4 FPGA逻辑控制设计
• 5.4.1 FPGA芯片的选择
• 5.4.2 FPGA逻辑及外围电路设计
• 5.5 时钟发生电路
• 5.5.1 高精度时钟电路的重要性
• 5.5.2 锁相环（PLL）
• 5.5.3 时钟电路设计
• 5.6 外围接口电路
• 5.6.1 USB2.0 总线简介
• 5.6.2 USB2.0 接口电路及控制过程
• 5.7 PCB布局布线
• 5.7.1 布局布线
• 5.7.2 PCB的抗干扰措施
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果
• 附录A PCB板图
• 附录B 光场模拟程序