双波长自由切换固体激光器

论文摘要

论文针对1064nm/1570nm人眼安全双波长自由切换固体激光器的工程应用需求开展了相关理论研究、实验研究和样机研制工作。提出了基于偏振控制的双波长“软切换”概念，在一台激光器中实现了两种波长在同一通道中电控自由切换输出。基于成熟的半导体泵浦Nd:YAG技术和KTP-OPO技术，采用自主研制的角锥棱镜偏振耦合谐振腔、环形腔OPO和电控偏振态“软切换”技术，突破了激光器小型轻量化、高可靠性、OPO高转换效率和动态稳定输出等多项关键技术，研制出满足恶劣环境使用要求的小型高效1064nm/1570nm双波长自由切换固体激光器。论文的主要研究内容如下：（1）简单介绍了人眼安全双波长自由切换固体激光器的研究背景和发展现状，分析了实现人眼安全激光输出的主要技术途径。（2）开展了角锥棱镜偏振耦合谐振腔的理论研究。利用速率方程开展了角锥棱镜偏振耦合谐振腔输出特性的研究，并在理论上分析旋转角锥棱镜对输出能量和脉宽的影响。（3）开展了环形腔OPO的理论研究。运用矩阵光学原理理论分析了环形腔OPO的运转特性，得到了其稳定工作域、耦合波方程和最佳泵浦功率等重要参数。（4）开展了角锥棱镜偏振耦合谐振腔的实验研究。重点研究了该谐振腔的重频动态性能，包括能输出能量稳定性、光轴指向稳定性和发散角稳定性三方面。（5）开展了环形腔OPO的实验研究。考察了三镜环形腔结构OPO的输出能量、转换效率、光束质量和稳定性等几个方面。（6）开展了人眼安全双波长切换DPL的工程设计。详细介绍了基频光DPL、环形腔OPO和双波长切换器的基本原理和设计思路，还专题讨论了DPL工程化的加固设计。（7）进行了人眼安全双波长切换DPL样机的性能测试。包括：输出能量、脉冲宽度、重复频率、发散角等。针对实际应用的情况，还进行了该激光器的环境适应性测试，包括高低温、振动、冲击和湿热等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 人眼安全激光的技术途径和研究进展
• 1.3 1064nm /1570nm 双波长自由切换 DPL 的发展现状
• 1.4 论文的研究内容
• 2 环形腔 OPO 和角锥棱镜腔的理论分析
• 2.1 KTP-OPOⅡ类非临界相位匹配技术
• 2.2 环形腔 OPO 的理论分析
• 2.3 角锥棱镜偏振耦合谐振腔的理论分析
• 2.4 本章小结
• 3 1064nm/1570nm 双波长自由切换 DPL 的设计
• 3.1 总体方案设计
• 3.2 1064nm 基频光 DPL 设计
• 3.3 环形腔 OPO 设计
• 3.4 双波长切换开关设计
• 3.5 激光器工程化设计
• 3.6 本章小结
• 4 双波长自由切换 DPL 的实验研究
• 4.1 基频光激光器输出稳定性实验研究
• 4.2 环形腔 OPO 输出性能实验研究
• 4.3 整机测试及结果分析
• 4.4 指标完成情况与国内外同类产品对比情况
• 4.5 本章小结
• 5 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录 1 攻读学位期间发表论文目录