具有空间重叠性的双频振荡放大型TEACO2激光器研究

论文摘要

随着可调谐TEACO2激光器在一些应用领域的推广（如用于激光分离同位素）,人们不仅需要输出波长为10.6μm的CO2激光器,还需要输出9.6μm和其他波长的CO2激光器;不仅需要单频TEACO2激光器,还需要双频TEACO2激光器。因此研制双频可调谐TEACO2激光器有现实意义。本文对现有的此类器件的各种方案作了分析后,提出了一种新型双频振荡放大型可调谐CO2激光器,克服了在此之前的此类激光器的很多不足的地方,综合了已有的此类器件的主要优点。 结构上,该器件利用主放电电极间的同一放电区内的介质作为腔内增益介质,设计了空间部分重叠的两个互相相关的光栅—平面腔,两个光栅一前一后,在空间上部分重叠,它们互相利用,采用双频起振。为了提高输出能量,本器件在振荡级后增设了放大器,克服了为提高输出能量而加长振荡级放电室长度而导致寄生振荡的不足。 实验上,通过大量的实验总结出我们研制的双频可调谐CO2激光器的基本工作特性。此器件能同步（时延400ns-800ns）输出两个不同波长的空间上重叠的激光脉冲,两脉冲的波长在很大的范围内（9.3-10.9μm）独立可调,并且可根据需要得到不同的两波长的能量比（1∶10—1∶1）,且光路也易实现;部分重叠的双波长光束经过放大器后,能量放大明显（最高可放大约5倍）,重叠性变好,光斑更加均匀,这些特性在我们分离同位素的应用中非常重要。我们还对器件的总气压,放电电压及混合气比例等工作条件对双波长激光的输出能量以及两支线能量比特性、重叠性、同步性（时延）的改善或影响规律进行了研究,在双频激光器中找到它们的最佳值。

论文目录

• 第一章 概述
• 2激光器的简介及应用'>1.1 CO₂激光器的简介及应用
• 2激光器在监测大气污染中的应用'>1.1.1 CO₂激光器在监测大气污染中的应用
• 2激光器在工业加工中的应用'>1.1.2 CO₂激光器在工业加工中的应用
• 2激光器在光通信中的应用'>1.1.3 CO₂激光器在光通信中的应用
• 2激光器在分离同位素中的应用'>1.1.4 CO₂激光器在分离同位素中的应用
• 2激光器的发展'>1.2 TEACO₂激光器的发展
• 2激光器'>1.3 双频可调谐TEA CO₂激光器
• 2激光器研究背景'>1.3.1 双频可调谐TEA CO₂激光器研究背景
• 2激光器'>1.3.2 我们研制的双波长可调谐振荡放大型TEA CO₂激光器
• 1.4 本文研究内容
• 2激光器基本原理'>第二章 可调谐振荡放大型TEACO₂激光器基本原理
• 2激光器'>2.1 CO₂激光器
• 2激光器的组成及各部分的作用'>2.1.1 CO₂激光器的组成及各部分的作用
• 2的能级'>2.1.2 CO₂的能级
• 2分子能级的寿命和CO₂激光器的量子效率'>2.1.3 CO₂分子能级的寿命和CO₂激光器的量子效率
• 2激光器'>2.2 双频可调谐振荡放大型TEA CO₂激光器
• 2.2.1 调谐原理
• 2.2.2 光腔的损耗
• 2.2.3 激光放大技术
• 2激光器的工作特点'>2.2.4 TEA CO₂激光器的工作特点
• 第三章 具有空间重叠性的振荡放大型双波长激光器实验研究
• 2激光器双频放大特性的实验系统设计方案'>3.1 用于研究TEA CO₂激光器双频放大特性的实验系统设计方案
• 3.2 实验装置简介
• 3.2.1 激光器的结构及特点
• 3.2.2 器件单元简介
• 3.3 实验的过程和步骤
• 3.4 激光器的输出特性及分析
• 3.4.1 放大级输出能量比的可调特性
• 3.4.2 能量放大特性的研究
• 3.4.3 空间重叠性
• 3.4.4 气压、放电电压及气压比对输出特性的影响
• 3.4.5 波长调谐特性
• 3.4.6 输出波形及分析
• 3.5 小结
• 2激光器放大的理论分析'>第四章 TEA CO₂激光器放大的理论分析
• 4.1 运输方程
• 4.2 脉冲输出能量
• 4.2.1 入射光束光场的表示
• 4.2.2 输出光束光场能量分析与数值模拟
• 4.2.3 用于两支线放大的反转粒子数的分配的估计
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 声明