单纵模激光器及自拍频稳频实验研究

论文摘要

单纵模稳频激光具有良好的单色性和相干性,因此,在精密计量、光通信、光频标、高分辨光谱学等领域中得到了广泛的应用。要使单纵模激光频率稳定,则要通过稳频技术来解决。鉴频系统是稳频的一部分,主要是通过鉴别频率的漂移获得鉴频信号,伺服控制系统利用鉴频信号稳定激光器的频率。鉴频系统性能的优劣直接影响着稳频的精度,鉴频信号愈可靠准确,稳频环路的纠偏能力也就愈强,所以鉴频系统对激光器的频率稳定有着非常重要的意义。本论文分析了几种鉴频方法的基本原理及特点,结合研究状况和实际条件确定了以光纤延时自拍频作为激光输出的鉴频系统,分析了各种因素对LD端面泵浦Nd:YAG激光器被动频率稳定性的影响,优化设计了激光器的机械结构和热平衡结构,在激光器输出单横单纵模的同时,具有较高的被动频率稳定度。在实验方面,根据理论分析和激光器参数优化,设计了一台利用扭转模技术选单纵模的YAG激光器,并完成了各项参数的调试。在激光阈值附近,单纵模激光输出概率接近100%。研究了泵浦功率、输出镜透射率等参数对激光弛豫振荡输出的影响;用Cr4+:YAG晶体被动调Q的方法消除了弛豫振荡,分析了泵浦功率、输出镜透射率对脉冲输出特性的影响;利用自制的单纵模激光器和稳频光纤激光器进行拍频实验,对时域的拍频信号进行傅立叶变换,得到了拍频信号的功率谱分布,根据所测结果估算出自制的单纵模激光器的被动频率稳定性。初步完成了自拍频信号的实验研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 单纵模激光的国内外进展
• 1.2.1 单纵模激光器的国外进展
• 1.2.2 单纵模激光器的国内进展
• 1.3 稳频激光器的国内外进展
• 1.3.1 激光器稳频的国际进展
• 1.3.2 激光器稳频的国内进展
• 1.4 课题来源及论文主要研究内容
• 第2章 单纵模激光和鉴频方案设计
• 2.1 引言
• 2.2 激光器选单纵模方法
• 2.3 激光器稳频基本原理
• 2.4 影响频率稳定性的各种因素
• 2.4.1 温度变化的影响
• 2.4.2 大气变化的影响
• 2.4.3 机械振动的影响
• 2.4.4 电磁场的影响
• 2.5 稳频方法
• 2.6 自拍频鉴频方法
• 2.7 小结
• 第3章 LD端泵Nd:YAG连续单纵模激光实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验装置
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 弛豫振荡
• 3.3.2 输出功率
• 3.3.3 纵模干涉
• 3.3.4 弛豫振荡对拍频的影响
• 3.4 小结
• 第4章 LD侧泵Nd:YAG被动调Q单纵模激光实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验装置
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 波形分析
• 4.3.2 输出特性分析
• 4.3.3 纵模分析
• 4.3.4 被动调Q激光对拍频的影响
• 4.4 小结
• 第5章 单纵模激光拍频实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 LD端面泵浦Nd:YAG连续单纵模激光自拍频实验
• 5.2.1 实验方案
• 5.2.2 实验过程
• 5.2.3 实验结果及讨论
• 5.3 两个单纵模激光器拍频实验
• 5.3.1 实验方案
• 5.3.2 实验结果与讨论
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢