TEA CO2激光器单纵模实验研究

论文摘要

用于大气环境监测的相干探测CO2激光差分吸收雷达,具有报警速度快、探测灵敏度高、作用距离远、探测范围广等优点,已被广泛地研究和应用。TEA（Transversely Excited Atmospheric） CO2激光器工作在911μm的红外波段,大部分大气污染物的特征吸收谱线都在此波段内,是运行在大气窗口且对人眼安全的激光器。因此,单纵模TEA CO2激光器是相干探测CO2激光差分吸收雷达的理想光源和核心器件。本文从理论上分别分析了三镜腔加标准具选取单纵模,Michelson腔加标准具选单纵模,从理论上计算了三镜腔和Michelson腔的子腔等效反射率及子腔长度对输出的影响等。在实验方面,首先对TEA CO2激光器进行了多模调谐输出实验,输出了谱线80多条,测量了基横模的输出光束质量。实现了三镜腔加标准具的单纵模输出,对输出波形进行了傅里叶变换,验证了单纵模输出。得到的单纵模能量为200mJ,波长为10.59μm。进行了Michelson腔加标准具选单纵模的实验。通过Michelson腔单纵模实验确定了一些光学元件的影响,最终也实现了单纵模的输出,单纵模峰值能量60mJ,波长9.75μm。最后,进行了注入源波导激光器的实验,对波导激光器的一些工作参数做了测试,实现了半外腔调谐输出。最终得到波导半外腔调谐输出600mW,波长10.6μm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 2激光器的特点'>1.2 单纵模TEA CO₂激光器的特点
• 2激光器的进展'>1.3 TEA CO₂激光器的进展
• 2激光器的国际进展'>1.3.1 可调谐TEA CO₂激光器的国际进展
• 2激光器的国内进展'>1.3.2 可调谐TEA CO₂激光器的国内进展
• 2激光器的国际进展'>1.3.3 单纵模TEA CO₂激光器的国际进展
• 2激光器的国内进展'>1.3.4 单纵模TEA CO₂激光器的国内进展
• 1.4 本论文主要研究内容
• 第2章 三镜腔加标准具选单纵模实验
• 2.1 引言
• 2.2 三镜腔的特点与计算
• 2.2.1 三镜腔的特点
• 2.2.2 三镜腔各参量的计算
• 2.3 三镜腔选单纵模的实验研究
• 2激光器多纵模调谐输出实验'>2.3.1 TEA CO₂激光器多纵模调谐输出实验
• 2.3.2 激光器基横模的输出
• 2.4 三镜腔加标准具选单纵模
• 2.5 本章小结
• 第3章 Michelson腔加标准具选单纵模
• 3.1 引言
• 3.2 Michelson腔选单纵模的理论基础
• 3.2.1 Michelson干涉仪的工作原理
• 3.2.2 Michelson谐振腔选单纵模理论
• 3.2.3 Michelson腔等效组合反射率计算
• 3.3 Michelson腔选单纵模实验
• 3.3.1 实验装置
• 3.3.2 Michelson腔选单纵模实验
• 3.4 本章小结
• 第4章 注入锁定的注入源实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 种子注入的理论基础
• 4.3 波导激光器的工作特性实验研究
• 4.3.1 实验装置
• 4.3.2 波导的工作参数测试
• 4.3.3 波导的调谐输出
• 4.4 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 致谢