提高DKDP普克尔盒电光调Q激光特性研究

论文摘要

磷酸二氢钾（KH2P04,KDP）和磷酸二氘钾（KD2P04,DKDP）晶体是一种最广泛使用的非线性水溶性晶体材料,具有很高的抗光伤阈值和较高的非线性系数以及可制作较大尺寸器件等优点,而被广泛的用作电光调Q器件。相比较而言,因为DKDP晶体比KDP晶体有更广的透光范围和更低的光吸收（1064nm）而更广泛的应用。同时,DKDP晶体必须保存在专门的结构如普克尔盒中。通常的普克尔盒因为只有一组置于DKDP晶体边缘的电极,在加上电压后将出现严重的晶体径向不均匀,这样不可避免的导致了调Q性能的下降。在本论文中,先后通过理论分析和计算认为可以通过增加一对辅助电极来提高DKDP晶体径向的均匀性,从而提高DKDP普克尔盒调Q性能。本论文主要采用He-Ne激光器作为光源,测量DKDP普克尔盒的消光比；采用氙灯泵浦的Nd:YAG激光器,利用DKDP普克尔盒作为调Q器件,研究调Q激光的脉冲特性、动静比和峰值功率,得到DKDP晶体的最佳参数。本论文的主要工作如下：通过建立适当的理论模型,并验证我们的模型,发现和文献报道的结论一致。对不同情况下的晶体长度L、电极宽度a、电极间距b和电极电荷密度比m分别进行了研究,并且从理论上找出最佳的晶体长度电极宽度电极间距和电极电荷密度比的组合结果。（第二章）分别研究了L=26mm时的DKDP普克尔盒在He-Ne激光器消光比和氙灯泵浦的Nd:YAG激光器的激光特性,测量出了消光比、动静比、调Q脉冲宽度、漏光能量和峰值功率。比较了实验数据和理论结果,发现两者结果吻合。最后,我们给出了DKDP普克尔盒的结构和电极加压的具体方式,并给出了具体的阻值和辅助电极上的电压。（第三章）通过已经得到的公式,改变不同的条件,理论计算出最佳的电极宽度和电极间距和电荷密度比以及晶体长度的最佳组合。对于DKDP普克尔盒的优化研究,在给定的晶体长度L=24mm条件下,通过理论推导、分析、计算找到合适的组合。（第四章）最后,给出了全文的总结与展望。（第五章）本论文的主要创新工作包括以下内容：1.首次提出了一种多重积分的柱坐标理论模型,并根据这个模型在理论上对DKDP电势差的分布进行了研究。2.首次发现增加一组辅助电极的电极加载方式,研究了这种情况下的DKDP普克尔盒的工作特性。实验结果和理论符合。3.首次通过理论分析计算确认存在最佳的DKDP晶体长度。4.设计了一种新型实用DKDP普克尔盒,并通过了专利申请。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 引言
• 第一节 DKDP晶体
• 第二节 光的调制
• 第三节 激光器的发展历程和主动电光调Q
• 第四节 激光工作物质
• 第五节 本论文的研究内容
• 第二章 DKDP普克尔盒的理论研究
• 第一节 建立模型并验证
• 第二节 理论计算和分析
• 第三章 DKDP普克尔盒的实验研究
• 第一节 消光比实验
• 第二节 动静比和激光调Q特性
• 第三节 普克尔盒结构和电极加压方式
• 第四章 DKDP普克尔盒的优化性能研究
• 第一节 理论分析
• 第二节 优化计算
• 第五章 全文总结
• 第一节 研究内容和结论
• 第二节 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的项目以及发表的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表