一、纵向抽运Tm,Ho∶YLF微片激光器激光特性的研究（论文文献综述）
王云朋[1]（2021）在《高能量双波长切换Ho:YLF注入锁频激光器技术研究》文中研究指明对温室气体CO2浓度的监测已经成为全球关注的热点话题,应用差分吸收雷达的主动探测技术可以高精度探测CO2在垂直廓线上的浓度,弥补了被动遥感技术的不足。2μm波段的激光具有人眼安全、大气吸收小的特点,更为重要的是,调谐后的2μm激光处于CO2的吸收峰,因此,2μm激光器可以作为CO2差分吸收雷达的有效发射源。雷达发射源通过注入锁频技术将两束窄线宽、高频率稳定性的种子光切换注入到长脉宽的从激光器中,输出的兼具种子、从激光器特性的激光再经过振放装置进行放大,最终获得的双波长高能量的单频脉冲激光满足CO2差分吸收雷达的要求。本文基于Ho:YLF晶体开展了2μm CO2差分吸收雷达发射源,即高能量双波长切换注入锁频激光器的研究工作。首先,本文对比了CO2浓度探测的技术手段,指出了差分吸收雷达的优点,介绍了差分吸收雷达的研究现状。结合雷达对发射源的要求以及2μm波段激光的优点,分析总结了2μm注入锁频激光器和雷达发射源的研究现状,明确了开展2μm高能量双波长切换Ho:YLF注入锁频激光器的研究意义,在Ho:YLF晶体的发射峰附近,选取了CO2的P12线（2064.413nm）作为On-line波长,相比于其他的研究工作,该吸收线具有更强的吸收。理论上介绍了Ho:YLF晶体的吸收和发射光谱特性,讨论了Ho:YLF激光器的泵浦波长以及输出波长。对Ho:YLF晶体的热效应进行了分析,从Ho:YLF晶体的能级跃迁出发,建立了连续运转的Ho:YLF激光器以及放大器简化后的准二能级速率方程,通过数值求解分析了腔内往返损耗、晶体长度、泵浦束腰半径以及输出镜透过率对激光器输出特性的影响,同时还分析了主振荡器功率、光束质量、泵浦束腰半径对放大器输出特性的影响。利用主动调Q速率方程分析了激光器在脉冲运转条件下的能量提取效率以及脉冲宽度。为了获得高稳定性的单纵模种子激光器,采用了双角锥构成的环形谐振腔,具有高度抗失调特性,可以实现激光器长期稳定的运转。在18分钟内,波长的稳定性为0.3pm,说明种子激光器的频率稳定性高。理论和实验分析了标准具和楔镜装置对On-line种子激光器输出波长的调谐特性,在标准具粗调波长的基础上,首次利用内腔楔镜装置实现了输出波长在CO2的P12线附近的高精度连续调谐,连续调谐范围约为5.75pm,调谐精度为0.09pm/V。利用CO2吸收池可对On-line种子激光器的输出波长进行闭环控制。根据ABCD矩阵,设计了五镜“M”环形腔,该腔型同时适用于具有正热透镜效应的Ho:YAG晶体和负热透镜效应的Ho:YLF晶体,在不同晶体的热焦距下对谐振腔的稳定性进行了讨论。实验上,对比分析了连续和脉冲运转条件下的五镜“M”环形腔Ho:YAG和Ho:YLF激光器的输出特性。在腔内插入了一个0.1mm厚YAG材料的标准具,将Ho:YLF从激光器的输出波长调谐至两个种子激光器的输出波长附近。最后,理论上分析了主从激光器间的频率失谐量、模式匹配以及光学隔离对注入锁频激光器的影响,为后续的实验部分提供了理论指导。实验上对双波长注入锁频Ho:YLF激光器以及单频振放装置的输出特性进行了分析,在重复频率为100Hz的条件下,当主振荡器能量为2.6m J,放大级的泵浦功率为33.9W时,获得最大单频脉冲能量为24.2m J,脉宽为250ns,线宽为2.81MHz。在基于Ho:YLF晶体的CO2差分吸收雷达发射源中,250ns的长脉宽可以有效的提高系统的频谱分辨率。30分钟内,Ho:YLF放大器的能量稳定度约为1%,中心频率的波动标准差约为0.85MHz。
刘金鸽[2]（2021）在《LD端面抽运Tm：YAG脉冲单纵模激光器研究》文中提出激光二极管抽运Tm3+掺杂晶体产生的2μm激光器由于其结构简单,效率高,被广泛应用于中红外激光领域。在脉冲单纵模激光器实现方案中,预激光+法布里-珀罗（F-P）标准具混合方式具有调Q开关电压低、系统结构简单、价格较低,高重频易实现、与外部信号的同步可主动控制等优势。本文基于预激光技术,配合F-P标准具技术实现了Tm:YAG激光器2μm调Q脉冲单纵模激光输出,主要研究内容如下:理论上,基于Tm:YAG连续激光器速率方程和Tm:YAG声光调Q激光器速率方程,确定晶体最佳掺杂浓度和长度,并模拟得到Tm:YAG连续、声光调Q激光器输出特性。在此基础上,首次建立基于预激光理论的Tm:YAG调Q激光器速率方程模型,分析工作物质上能级反转粒子数及腔内振荡光子数随时间的变化规律。为达到预激光技术的效果,模拟并确定插入法布里-珀罗（F-P）标准具的参数信息,并将带有标准具角度及厚度的损耗公式带入激光器增益循环公式,最终求得预激光技术下单纵模建立与输出时间。基于LD抽运双端键合Tm:YAG晶体热模型,模拟得到晶体内部温度分布及晶体热透镜焦距范围。在此基础上设计了光学、热学稳定性好的激光谐振腔,为后续实验的开展奠定基础。实验上,先后开展了LD端面抽运Tm:YAG连续激光器实验研究、LD端面抽运Tm:YAG声光调Q激光器实验研究、LD端面抽运预激光Tm:YAG声光调Q激光器实验研究、LD端面抽运预激光Tm:YAG声光调Q单纵模脉冲激光器实验研究。探索出激光器输出调Q脉冲的幅值、宽度以及线宽等参数随Q开关上第二台阶信号的幅值Ub及其持续时间bT的变化规律。最终,在抽运功率12.84W,调Q重频100Hz时,实现了单脉冲能量为3.52m J、脉宽为184.01ns的单纵模激光输出,中心波长为2013.6nm,光束质量为Mx2=.109,My2=1.03。
高志红[3]（2020）在《基于双折射滤波全固态连续单频激光技术的研究》文中研究说明激光干涉由于具有测量精度高、测量范围大等优点,在先进制造业、航空航天、科学研究和军事侦查等领域得到越来越广泛的应用。例如,激光干涉是测量大口径长焦距光学元件面型精度的主要方法,对单频激光器输出功率、功率稳定性、激光相干长度、激光器结构和成本均提出严格要求,现有激光器无法同时满足这些要求。为此,本论文研究探索一种能获得百毫瓦级别输出功率、功率稳定性好、激光线宽窄、结构简单、成本低、输出波长能从可见光到红外的单频激光技术。本文在全面综合分析国内外各种单频技术的优缺点的基础上,确立以双折射滤波获得单频激光为研究的技术路线,提出利用楔形Nd:YVO4激光晶体和波片构成双折射滤波器的方法,克服传统双折射滤波需要额外插入布氏片或偏振片等问题,并开展了一系列基于双折射滤波选频的理论和实验研究,获得几种满足以上要求的激光器设计方案。论文的主要研究内容如下:1、在以激光晶体一个端面作为谐振腔腔镜的驻波腔中,理论研究分析了LD端面泵浦连续激光器中烧孔效应对反转粒子数分布和增益的影响,数值计算了增益介质长度、掺杂浓度、谐振腔长和振荡模频差对激光单纵模运转的影响。分析了不同应用中双折射滤波器的原理,比较了布氏片+波片和偏振片+波片两种双折射滤波方案的透射率曲线,提出了由楔形Nd:YVO4激光晶体和波片构成双折射滤波器的方法。总结了泵浦光和振荡光的模式匹配对激光输出的影响,为后续实验的泵浦耦合系统设计和谐振腔的设计奠定了理论基础。2、设计了基于宽发射面激光二极管（LD）的光束整形系统,以此作为激光器的端面泵浦耦合系统。通过对宽发射面激光二极管光束特性的分析,软件模拟了其远场矩形光斑分布;确定了像散的计算方法;测量了LD输入电流和温度对其输出功率、中心波长、光束的发散角和远场光斑的影响。通过对目前端面耦合系统的分析和总结,设计了两款不同的光束整形系统,仿真计算的聚焦光斑尺寸分别为150μm×170μm和71μm×52μm,实验结果证明,后者更满足模式匹配的要求。3、选用a轴切割的、楔角10°的Nd:YVO4晶体为谐振腔中的选偏元件,通过合理设计能产生相位差的YVO4晶体,在谐振腔中构造了楔形Nd:YVO4/YVO4双折射滤波器。理论推导了该滤波器的滤波损耗,分析YVO4晶体长度和温度对滤波器透射光谱的影响。搭建了LD端面泵浦的楔形Nd:YVO4/YVO4激光实验,研究了不同泵浦功率下,晶体温度对激光输出波长和功率的影响。激光器单纵模运转时,波长调谐温度范围大于15℃,实现了宽温范围激光波长可调谐、最高单频输出功率为762m W的线偏振光输出,斜效率为40%。4、对于自由运转的腔内倍频激光器多纵模振荡,理论研究了线性损耗和非线性损耗对非激活模小信号增益的影响,结果表明,在没有额外选频元件插入时,腔倍频激光器很难实现单纵模运转。但在腔内引入双折射滤波器后,通过数值计算不同纵模获得的增益和滤波损耗,激光器会出现单纵模振荡或频差为FSR双纵模振荡时。实验采用V型谐振腔,利用楔角10°的a轴切割Nd:YVO4激光晶体和KTP倍频晶体在腔内构成了双折射滤波器,研究了KTP晶体长度、光入射到KTP晶体中的角度和KTP晶体温度对腔内基频光谱的影响。通过优化输出镜曲率半径和谐振腔长,设置最佳温度,将单频激光输出功率从120m W提高至290m W,光光转化效率14.5%,激光器单频运转温度范围约为6℃。本文通过研究基于双折射滤波的单频激光技术,在Nd:YVO4激光器中成功地获得了1064nm和532nm的单频激光,这种由楔形Nd:YVO4激光晶体和波片构成的双折射滤波器还可用在1342nm、671nm、914nm等激光器中,为单频激光双折射滤波器构成提供了一种新的方法和思路。
郭双星[4]（2020）在《2.09μm扭转模Ho：YAG单纵模激光器研究》文中研究说明2μm单纵模激光处在大气窗口光谱区,可被CO2、NO2、H2O等分子高效吸收,凭借其独特的性质,在激光医学、激光遥感、激光雷达等多方面的应用中表现出巨大优势。自由运转下的激光器一般为多纵模激光输出,在获取单纵模激光的几种技术手段中,扭转模法通过去除空间烧孔效应获得单频光,具有结构简单、输出功率高等优点。Ho:YAG是一种综合性能极好的各向同性增益介质,使用1.9μm激光泵浦时是准二能级结构,产热低,满足扭转模法的技术要求,是作为扭转模法增益介质的良好选择,也是实现2μm激光输出的有效方案。据此,本文开展了基于扭转模法的Ho:YAG单纵模激光器研究。首先,本文对2μm单纵模固体激光器和Ho:YAG激光器的研究现状进行了介绍及分析。研究了Ho:YAG激光器的能级结构和动力学过程,基于速率方程,对激光器的输出性能进行了理论计算,研究了不同泵浦功率下晶体的热焦距情况。其次,研究了固体激光器模式振荡理论,讨论了自由运转下激光器的多纵模振荡的原因,并对扭转模法获得单频激光的原理进行了探究。根据扭转模法的技术特点,开展了对扭转模腔Ho:YAG激光器的谐振腔设计工作,为后续实现高功率、稳定的单纵模激光输出提供指导。最后,根据对激光器的理论研究结果开展了基于扭转模的Ho:YAG单纵模激光器实验。谐振腔为平凹腔结构,物理腔长约为185mm,使用2.09μm偏振片将泵浦光导入谐振腔中。激光器自由运转时,在13.4W的泵浦功率下,激光器的输出功率达3.45W,此时激光器为多纵模输出。使用扭转模法实现激光器单纵模输出,激光器阈值约为4.9W,泵浦光功率为7.13W时,获得了最大功率为720m W的2097.3nm单频激光,对应的斜率效率为31.4%,光束质量因子M2为1.15。
刘博[5]（2020）在《激光二极管泵浦的Tm:（Lu,Sc）2O3倍半氧化物陶瓷激光器研究》文中研究表明透明陶瓷材料是一种新兴的激光器的增益介质,它的光学性能优异,可以和传统的单晶材料相比媲美,并且在物理性质和制备方面更具有得天独厚的优势。而Tm:（Lu,Sc）2O3混合立方倍半氧化物作为众多陶瓷材料中的一种,可以产生2μm的激光,这个波段的激光器的具有很好的安全性,并且应用广泛,十分具有研究前景。本文主要对Tm:（Lu,Sc）2O3混合立方倍半氧化物的性质和激光器进行了一些实验研究。首先,通过分析比较传统单晶和新型透明陶瓷之间的发展现状,比较了不同介质的激光器的性能,进行了简要分析。其次,从理论方面分析了一些固体激光器的理论知识,对实验的泵浦源进行了选取,使用793nm的LD作为泵浦源,使用了10/90刀口法对泵浦光的光斑半径进行了测量,得到的半径为430μm。并且讨论了在透明陶瓷材料中的能级分裂现象,通过对Tm3+离子的能级结构的分析建立了相应的速率方程。再者,并且详细分析了Tm:（Lu,Sc）2O3倍半氧化物的光学特点,并且同传统的单晶进行了对比分析,从陶瓷的制备方面说明了透明陶瓷材料的优缺点。在这些基础上,对Tm:（Lu,Sc）2O3固体激光器进行了理论分析和实验观察。分析了晶体的温度分布情况,通过计算得到了晶体内部的温度呈梯度分布,在输入光功率为30W时,中心温度和边缘温度差为20K;使用界稳腔法对热焦距进行了测量,在输入光功率为6W的时候,得到晶体的热焦距大小是49mm;理论计算了激光器的泵浦量子效率,得到了最佳晶体掺杂浓度在1.5at.%到3at.%之间;并且从四个不同的实验条件的影响对激光器的输出功率的影响进行了理论分析,最终确定了最佳的实验环境:最佳的晶体长度为10mm～15mm,最佳光腰位置在晶体中部,最佳泵浦光斑大小为300μm-400μm之间,最佳输出镜透过率在5%-10%之间;搭建了稳定的激光谐振腔,得到了2091nm的激光的输出,1.5at.%掺杂浓度的Tm:（Lu,Sc）2O3透明陶瓷激光器的理论斜率效率为18.14%,实验得到的斜效率为18.04%,输入功率为6.5W时,得到的输出激光功率为489m W;1.0at.%掺杂浓度的Tm:（Lu,Sc）2O3透明陶瓷激光器的理论斜率效率为8.55%,实验得到的斜率效率为8.87%,输入功率为41.1W时,得到的输出激光功率为2.92W。激光器的输出参数和理论计算得到了相互的印证。
邹宇玲[6]（2020）在《双频掺钕微片激光器的光谱和模式仿真及实验研究》文中研究说明掺钕(Nd3+)激光增益介质具有高转换率并有着优良的热学性质,因此特别适用于微片激光器的工作场景。在各种实用场景中,双频微片激光器的频差是影响应用的关键参数之一,而其中激光增益介质材料、温度与谐振腔腔长等参数对双频微片激光器的频差有重要的影响。本文在此基础上,搭建了不同参数的Nd:Gd VO4和Nd:YVO4作为增益介质晶体的双频微片激光器,研究其频差温度特性及机理,然后针对Nd:YVO4双频微片激光器,研究其光束质量和模式特性。全文大致如下:（1）阐述了微片激光器的现实意义及应用前景,然后概述了微片激光器国内外的研究现状与发展趋势,最后介绍了论文的结构内容。（2）先简单描述了激光器的基本原理,并介绍了本实验中涉及的激光掺钕增益介质的参数和光学谐振腔。由于本文基于掺钕双频微片激光器进行实验,针对实验分析了纵模选频、四能级系统的速率方程组和模式竞争的相关原理。最后推导研究了振荡阈值和输出功率,并着重推导分析了腔内单程光子损耗和高斯光束的基本公式。（3）对不同参数的Nd:Gd VO4和Nd:YVO4双频微片激光器进行频差温度特性研究。首先探究了在不同腔长的掺钕双频微片激光器中,晶体温控温度对双频信号频差的影响。实验中腔长为0.5 mm、0.8 mm和1 mm的Nd:YVO4双频微片激光器频差随晶体温控温度的变化率分别为0.34 GHz/℃、0.12 GHz/℃和0.044 GHz/℃,且同腔长的Nd:YVO4和Nd:Gd VO4双频微片激光器频差随晶体温度的变化率相近。结果表明,对于不同腔长、不同材料的双频微片激光器,晶体温控温度与双频信号频差呈正相关,且腔长越小晶体温控温度对频差的影响更大。然后从晶体增益系数曲线的温度特性角度对上述问题进行了仿真,仿真与实验结果符合较好。结果表明,对于相同腔长的不同增益介质材料的双频微片激光器,增益系数曲线半高全宽Δv随温度变宽越剧烈,双频信号频差随晶体温控温度变化斜率也更大。（4）对1 mm腔长的Nd:YVO4双频微片激光器测量光强分布,对其光束质量进行计算分析,并研究其模式特性。先用光束分析仪采集Nd:YVO4双频微片激光器不同距离的光强分布图,计算出其束腰宽度和远场散射角,通过M2的计算公式计算光束质量并分析结果。计算出在X轴方向上的M2是3.06,Y轴方向上的M2是4.30,其平均光束质量因子M2为3.73,光束质量良好。接着用光束分析仪采集抽运光的光强分布图并分析,最后由平行平面腔模的迭代原理,利用抽运光实验数据,对形成自再现模的过程进行迭代仿真,分析仿真得到的抽运光在平面腔中模的形成图,并与实验数据对比,结果表明此为高阶模激光器。
吴现松[7]（2019）在《Ho:YAP单频激光器的研究》文中提出2μm单纵模（单频）激光在激光测距、激光医疗、激光雷达等领域都有很重要的作用,由于CO2在2μm波段具有很强的吸收带,故2μm激光器还有一个很重要的应用,就是可以作为差分吸收激光雷达和多普勒测风激光雷达种子光激光器。而要满足成为这两者的种子光激光器的条件是单纵模、高功率、窄线宽,故设计本文的Ho:YAP环形腔激光器。针对窄线宽的要求,设计出腔长为1318 mm的环形腔;针对单纵模的要求,利用旋光器和二分之一波片的工作原理来实现激光器单纵模输出;针对高功率的要求,使用掺杂离子为Ho的晶体作为工作物质。本文的具体研究如下所示:首先,将通过研究几种实现单频输出方案的研究现状,分析这几种方案的优缺点,从而提出在平面环形腔中插入隔离器（主要组成是旋光器）或者声光Q的方案。其次,将研究Ho:YAP晶体的性能,分析Ho:YAP晶体的热膨胀和导热性,并研究Ho的能级跃迁和建立能级速率方程,研究晶体的发射截面和吸收截面,并分析Ho:YAP晶体的吸收光谱和发射光谱,为后文的研究提供了理论依据。在以上的研究基础上,将研究激光器的环形腔。针对单频激光单纵模的要求,在环形腔内加入旋光器和二分之一波片,使得环形腔激光器单频输出,因而研究激光器的振荡模式、旋光器和二分之一波片的工作原理。由于差分吸收激光雷达有对波长可调谐的要求,故使用标准具进行单频波长调谐,因而针对不同厚度的标准具和标准具倾斜角变化进行仿真,为后文波长调谐提供了理论依据。针对单频激光窄线宽的要求,将研究四镜八字环形腔,总长度达到1318 mm,并研究不同晶体热焦距下的环形腔的光斑大小,以便于后文的研究。最后,将开始Ho:YAP环形腔激光器的实验部分,研究环形腔激光器的搭建,并在环形腔双向运转时,比较晶体中心处在三种不同的泵浦光斑下的双向出光功率,比较三种不同输出镜透过率下的双向出光功率,并分析三种不同输出镜通过率下的波长和法布里-珀罗（F-P）光谱。在环形腔单向运转时,将比较三种不同输出镜透过率的单频功率,其中输出镜透过率为15%时,单频功率最大为345 mW,光束质量（M 2）因子为1.04,斜率效率为22.5%。在最大单频功率345 mW时,选取四种不同厚度的标准具进行波长调谐,其中,厚度为0.3 mm的标准具波长调谐范围最大,调谐范围从2116.35 nm到2119.75 nm。当输出镜透过率为15%时,研究在厚度为0.3 mm的标准具下进行单频波长调谐时F-P光谱的变化,经过分析得出,随着波长的变化,F-P光谱的单纵模数量和间距都发生变化。
吴婧[8]（2018）在《单掺Ho单纵模连续2微米固体激光器研究》文中认为2μm波段激光具有大气消光比低和人眼安全的优点,还在水分子、CO2分子和N2O分子等多种分子处存在吸收峰,因此在激光遥感、激光测距、光谱学以及激光医疗等领域有着重要的应用价值。特别地,单纵模输出的2μm脉冲固体激光器是相干多普勒激光雷达和差分吸收激光雷达的首选光源。激光雷达光源通常通过注入锁定技术实现,即将单纵模的种子激光注入到另一个高能量、高重频的从激光器中,通过其放大,以获得窄线宽、大能量、高重频、高峰值功率的单纵模激光。种子光激光器在整个系统中占有极为重要的位置,直接影响着整个系统的光谱特性、模式相位特性以及空间特性,本文主要就提高2μm单纵模种子激光器的输出功率和抗失谐能力进行研究,从而实现窄线宽、稳定性高的2μm单纵模激光器,以期为获得更好的激光雷达光源做出一定的贡献。首先,本文详细地介绍了2μm单纵模激光器和角锥棱镜谐振腔固体激光器的研究概况,分析了获得高功率2μm单纵模激光方法的优缺点。针对激光雷达的种子光光源输出性能仍需提升的问题,明确了开展抗失谐能力强的高功率单纵模2μm单掺Ho激光器及其稳定性研究的意义。然后分析了Ho:YAG晶体、Ho:YLF晶体和Ho:YVO4的物理及光谱特性,并分别建立了单端泵浦棒状和块状晶体的热效应模型,数值模拟分析了三种晶体内部的温度场及热焦距情况,为单端泵浦单掺Ho单纵模激光器的设计提供参考。同时,建立了单掺Ho激光器的连续速率方程模型,理论模拟分析了泵浦光斑、谐振腔损耗和输出镜透过率对激光器输出性能的影响,为单掺Ho单纵模激光器的实验研究提供理论依据。利用F-P标准具选模法对单掺钬激光器实现单纵模激光输出进行了理论分析。实验研究了内腔F-P方式实现单掺Ho单纵模激光器的输出特性。在以上研究工作的基础上,进行了环形腔Ho:YLF高功率可调谐单纵模激光器的研究。理论分析了在环形腔中实现高功率Ho:YLF单纵模激光的输出原理,结合对Ho:YLF热透镜效应的分析,进行了谐振腔的设计和稳定性的分析。通过在腔内加入旋光器和二分之一波片,实现了环形腔的单向输出,获得最高的单纵模输出功率为528m W,腔内加入F-P标准具,激光器调谐范围约为178GHz。还研究了通过一级主振荡功率放大级后的单纵模激光输出特性,获得最高的单纵模功率为1.5W。为了提高2μm单纵模激光器的抗失谐能力,采用角锥棱镜代替谐振腔腔镜来减小机械振动和激光增益介质热畸变引起的谐振腔失谐问题。从角锥棱镜自身的优良光学特性出发,理论模拟分析了角锥棱镜谐振腔的抗失谐特性,验证了采用角锥腔来提高2μm单纵模激光器抗失谐能力的可行性。采用正透镜效应的Ho:YAG晶体为激光增益介质,并考虑角锥棱镜的退偏特性,设计了单角锥棱镜-平腔单纵模激光器,用以研究单角锥腔激光器的输出特性。实验结果表明腔内加入波片可以补偿角锥的退偏特性,腔内加F-P标准具的方式获得的最大单纵模输出功率为478m W。研究结果将为双角锥腔单掺Ho激光器的结构设计提供参考依据。最后,对双角锥棱镜腔Ho:YLF高功率可调谐单纵模激光器进行理论分析及实验研究。通过对双角锥棱镜谐振腔的退偏效应进行数值模拟及分析,讨论了双角锥棱镜的排置方式对激光输出的影响。并对Ho:YLF晶体的负透镜效应进行了补偿,设计了稳定的双角锥Ho:YLF环形腔激光器。实验上研究了角锥棱镜失谐量对激光器功率的影响及四分之一波片旋转角与激光器透过率的关系。利用光学矩阵和坐标转换矩阵,理论模拟分析了基于旋光效应实现双角锥棱镜Ho:YLF激光器单向输出的原因,最终获得了733m W的单纵模激光,光束质量因子M2为1.21,激光器调谐范围约238GHz。
刘伟[9]（2018）在《2微米注入锁频掺铥光纤环形腔激光器输出特性研究》文中研究指明2μm激光处于大气窗口,且对人眼安全,已成为激光测风雷达的主要光源之一。对于多普勒相干激光测风雷达,其发射源所输出的激光应具有窄线宽、长脉冲和高功率等指征,以实现相干测风激光雷达的高精度测风和远距离探测。采用注入锁频技术,依托该技术中主激光器的窄线宽输出以及从激光器的长脉冲、高功率等特性,可构建满足雷达系统需求的发射源。对于从激光器,其输出激光脉冲宽度与谐振腔长度直接相关。由于激光在光纤内可实现远距离柔性传输,因此利用光纤环形腔激光器作为从激光器,可实现注入锁频激光器的长脉冲输出。本文以基于驻波腔结构的掺钬单纵模激光器作为主激光器,以利用空间耦合结构搭建的主动调Q掺铥光纤环形腔激光器作为从激光器,对2μm注入锁频掺铥光纤环形腔激光器的输出特性开展了研究工作。首先,对2μm波段掺钬单纵模主激光器进行了研究:对于铥钬双掺激光器,通过扭转模技术构建了Tm,Ho:YAG单纵模激光器,在波长2090.4 nm处获得了106 m W单纵模激光输出;对于单掺钬激光器,采用结构更为紧凑的驻波腔搭建了单掺钬单纵模激光器,实验研究了Ho:YAG单纵模激光器、Ho:Lu AG单纵模激光器和Ho:YLF单纵模激光器的输出特性,分别在2081.2 nm、2100.7nm和2050.7 nm处获得了单纵模激光输出,最大单纵模激光功率分别为309m W、264 m W和330 m W。其次,本文通过空间耦合方式构建主动调Q掺铥光纤环形腔激光器,以满足注入锁频激光器对从激光器高功率、宽脉冲的需求。在理论研究方面,分别建立了铥光纤环形腔激光器在连续与脉冲两种工作状态下的速率方程,并对其进行数值求解,研究分析各项参数对激光器输出性能的影响。在连续工作条件下,研究了激光器中泵浦光功率与振荡光功率在增益光纤内的纵向分布情况,分析了增益光纤长度、输出镜透过率等参数对激光器输出特性的影响。在脉冲工作条件下,研究并分析了泵浦功率、输出镜透过率和谐振腔长度对激光器输出激光脉冲宽度的影响。在实验研究方面,对铥光纤环形腔激光器在连续和脉冲两种工作状态下的输出性能进行了测试分析。当激光器处于连续工作时,实验研究了增益光纤长度、输出镜透过率的变化对激光器输出性能的影响,如阈值、斜率效率以及波长的变化。在铥光纤环形激光器的脉冲调制研究中,首先对声光Q开关在空间耦合掺铥光纤环形腔激光器中的工作机理进行了研究分析,以此为依据进一步实验研究了在空间耦合掺铥光纤环形腔激光器的脉冲输出性能。最终,在重复频率为100 Hz时,实现了150μJ脉冲激光输出。通过改变掺铥光纤环形腔激光器谐振腔内传导光纤的长度,可获得不同脉冲宽度的激光输出:谐振腔长度为6.68m时,脉冲宽度为207 ns;谐振腔长度为12 m时,脉冲宽度为382 ns。最后,分别以Ho:YAG和Ho:YLF两种单纵模激光器所输出的单纵模激光作为种子光,注入至掺铥光纤环形腔激光器中,研究并分析了2μm种子注入掺铥光纤环形腔激光器在连续和脉冲两种工作条件下的输出特性。
王强[10]（2010）在《Tm,Ho:YAP激光器注入锁频技术研究》文中研究说明2μm固体激光器作为发射机的相干多普勒测风雷达和差分吸收雷达成为近些年来激光雷达的研究重点。注入锁频2μm固体激光器,以其高能量、高光束质量、窄线宽、频率稳定的单频脉冲激光输出特性,成为激光雷达的首选光源。本文从理论和实验两个方面对注入锁频Tm,Ho:YAP固体激光器进行了研究。理论方面,首先根据Tm,Ho粒子的跃迁机制以及能量的传递过程,建立了低温下连续和调Q运转Tm,Ho双掺固体激光器的准四能级速率方程理论模型,得到激光跃迁初始反转粒子数密度的解析表达式,分析了各种参数对输出脉冲宽度的影响。其次根据注入锁频的经典理论模型分析了注入锁频理论,讨论了影响模式耦合的因素以及实现注入锁频所需的最小注入功率。实验方面,分析并设计了主、从激光器,通过注入锁频伺服系统控制,实现了Tm,Ho:YAP锁频激光输出。Tm,Ho:YAP主激光器采用微片结构,通过腔外加滤波片的方法,获得单纵模激光输出,讨论了激光器内多模振荡对输出功率和频率稳定性的影响,同时分析了输出激光光束质量较差的原因。从激光器采用四镜“8”字环形腔结构,通过对不同谐振腔长和输出镜透过率下激光器连续和调Q运行时输出特性的实验研究,选择了最佳的从激光器谐振腔参数。通过对注入耦合系统的设计,完成了种子光模式与环形腔模式的良好匹配,配合注入锁频伺服系统的控制,实现了Tm,Ho:YAP固体激光器的注入锁频激光输出,重频100Hz,单脉冲能量3mJ,脉冲宽度270ns。频率锁定时,激光脉冲建立时间缩短,单脉冲能量和脉宽的稳定性提高,通过拍频测量,验证从激光器输出为单频脉冲激光。最后,利用注入锁频Tm,Ho:YAP激光器,进行多普勒测速实验,实验处理结果与模拟目标的实际速度符合较好,为2μm波段激光光源在多普勒测风雷达方面的应用进行了初步探索研究。为了拓展国内注入锁频2μm固体激光器的工作物质范围,本论文对注入锁频Tm,Ho:YVO4激光器进行了初步的实验研究,实现了Tm,Ho:YVO4激光器的锁频激光输出,重频20Hz,单脉冲能量2mJ,脉冲宽度70ns。Tm,Ho:YVO4晶体严重的热效应限制了其在获得高重复频率、高能量激光输出方面的应用,同时大的增益截面导致其输出脉冲宽度较窄,这些激光特性表明Tm,Ho:YVO4晶体在作为多普勒测风雷达光源方面都不如Tm,Ho:YAP晶体。
二、纵向抽运Tm,Ho∶YLF微片激光器激光特性的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、纵向抽运Tm,Ho∶YLF微片激光器激光特性的研究（论文提纲范文）
（1）高能量双波长切换Ho:YLF注入锁频激光器技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 CO_2差分吸收雷达的研究现状 |
| 1.2.1 距离分辨率差分吸收雷达 |
| 1.2.2 积分路径差分吸收雷达 |
| 1.3 2μm注入锁频激光器的研究现状 |
| 1.3.1 环形腔注入锁频激光器 |
| 1.3.2 线形腔注入锁频激光器 |
| 1.4 2μm CO_2差分吸收雷达发射源的研究现状 |
| 1.4.1 距离分辨率差分吸收雷达发射源 |
| 1.4.2 积分路径差分吸收雷达发射源 |
| 1.5 国内外研究现状分析 |
| 1.6 本论文主要研究内容 |
| 第2章 Ho:YLF激光器的理论分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 Ho:YLF晶体的物理及光谱特性 |
| 2.2.1 Ho:YLF晶体的光谱特性 |
| 2.2.2 Ho:YLF激光器输出波长分析 |
| 2.3 Ho:YLF晶体的热效应分析 |
| 2.3.1 Ho:YLF晶体温度分布 |
| 2.3.2 Ho:YLF晶体热透镜效应 |
| 2.4 连续运转Ho:YLF激光器及放大器速率方程理论 |
| 2.4.1 Ho:YLF激光器及放大器速率方程的建立 |
| 2.4.2 Ho:YLF激光器参数对输出特性的影响 |
| 2.4.3 Ho:YLF放大器参数对输出特性的影响 |
| 2.5 Ho:YLF激光器主动调Q速率方程理论 |
| 2.5.1 主动调Q速率方程的建立 |
| 2.5.2 主动调Q激光器的能量提取效率分析 |
| 2.5.3 主动调Q激光器的脉冲宽度分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 双角锥环形腔Ho:YLF种子激光器技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 双角锥环形腔Ho:YLF种子激光器的稳定性分析 |
| 3.3 双角锥环形腔Ho:YLF种子激光器的波长调谐 |
| 3.3.1 Ho:YLF种子光波长的标准具调谐 |
| 3.3.2 On-line Ho:YLF种子光波长的连续调谐 |
| 3.4 CO_2吸收池对On-line种子输出波长的闭环控制 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 五镜环形腔Ho:YLF从激光器技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 五镜“M”环形腔的设计与分析 |
| 4.2.1 谐振腔设计 |
| 4.2.2 谐振腔稳定性分析 |
| 4.3 五镜“M”环形腔从激光器的实验研究 |
| 4.3.1 五镜“M”环形腔从激光器的实验装置 |
| 4.3.2 连续运转时的输出特性 |
| 4.3.3 脉冲运转时的输出特性 |
| 4.3.4 插入标准具对Ho:YLF从激光器输出特性的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 Ho:YLF注入锁频激光器技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 注入锁频激光器的理论分析 |
| 5.2.1 主从激光器间的频率失谐量分析 |
| 5.2.2 主从激光器间的横模匹配 |
| 5.2.3 主从激光器间的纵模匹配 |
| 5.2.4 主从激光器间的光学隔离 |
| 5.3 Ho:YLF注入锁频激光器谐振信号提取 |
| 5.4 Ho:YLF注入锁频激光器的输出特性分析 |
| 5.4.1 锁定前后脉冲建立时间的变化 |
| 5.4.2 锁定前后模间拍频对比 |
| 5.4.3 锁定后输出能量、脉宽及光谱分析 |
| 5.4.4 Ho:YLF单频脉冲激光线宽的测量 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 双波长切换Ho:YLF单频振放系统研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 双波长切换Ho:YLF单频振放装置分析 |
| 6.3 双波长切换Ho:YLF注入锁频激光器谐振信号提取 |
| 6.4 Ho:YLF单频脉冲放大器的输出特性分析 |
| 6.4.1 Ho:YLF单频放大激光晶体对泵浦的吸收特性 |
| 6.4.2 Ho:YLF单频脉冲放大器的输出能量、线宽分析 |
| 6.4.3 Ho:YLF单频脉冲放大器的光束质量 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）LD端面抽运Tm：YAG脉冲单纵模激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 2μm波段脉冲单纵模激光器研究现状 |
| 1.2.2 预激光实现单纵模激光器研究现状 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 第2章 LD端面抽运Tm:YAG激光器理论研究 |
| 2.1 Tm:YAG晶体物理性质及光谱特性 |
| 2.2 LD端面抽运Tm:YAG激光器速率方程 |
| 2.2.1 LD端面抽运Tm:YAG激光器速率方程模型及求解 |
| 2.3 LD端面抽运Tm:YAG调Q激光器速率方程模型及求解 |
| 2.3.1 调Q基本原理 |
| 2.3.2 LD端面抽运Tm:YAG激光器调Q运转速率方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 LD端面抽运Tm:YAG脉冲单纵模激光器理论研究 |
| 3.1 预激光技术的基本原理 |
| 3.2 F-P标准具技术的基本原理 |
| 3.3 LD端面抽运Tm:YAG脉冲单纵模激光器分析 |
| 3.3.1 LD端面抽运预激光Tm:YAG激光器速率方程模型与求解 |
| 3.3.2 预激光Tm:YAG激光器实现单纵模时间模拟 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 LD端面抽运Tm:YAG激光器实验设计 |
| 4.1 LD端面抽运Tm:YAG激光器热效应研究 |
| 4.1.1 LD端面抽运Tm:YAG激光器热模型与求解 |
| 4.2 LD端面抽运双端键合Tm:YAG激光器热焦距理论计算与实验测量 |
| 4.3 LD端面抽运Tm:YAG激光器谐振腔设计 |
| 4.3.1 LD端面抽运Tm:YAG连续激光器谐振腔设计 |
| 4.3.2 LD端面抽运Tm:YAG声光调Q激光器谐振腔设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 LD端面抽运Tm:YAG脉冲单纵模激光器实验研究 |
| 5.1 抽运源测试 |
| 5.2 LD端面抽运Tm:YAG连续激光器实验研究 |
| 5.3 LD端面抽运Tm:YAG调Q激光器实验研究 |
| 5.4 LD端面抽运预激光Tm:YAG声光调Q激光器实验研究 |
| 5.4.1 双台阶信号发生器原理及测试 |
| 5.4.2 LD端面抽运预激光Tm:YAG声光调Q激光器实验研究 |
| 5.5 LD端面抽运Tm:YAG脉冲单纵模激光器实验研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（3）基于双折射滤波全固态连续单频激光技术的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 全固态单频激光技术总结和研究现状 |
| 1.2.1 微腔法 |
| 1.2.2 短程吸收法 |
| 1.2.3 单向环行腔法 |
| 1.2.4 扭摆模法 |
| 1.2.5 F-P标准具法 |
| 1.2.6 耦合腔法 |
| 1.2.7 体布拉格光栅选频法 |
| 1.2.8 双折射滤波法 |
| 1.3 本论文主要工作 |
| 2 全固态连续激光器和双折射滤波器理论研究 |
| 2.1 空间烧孔效应引起多模振荡的分析 |
| 2.1.1 烧孔效应对反转粒子分布的影响 |
| 2.1.2 烧孔效应对增益的影响 |
| 2.2 自由运转激光器基频光单频运转条件 |
| 2.2.1 激光晶体掺杂浓度和长度对多模阈值的影响 |
| 2.2.2 谐振腔长对多模阈值的影响 |
| 2.3 双折射滤波器的理论研究 |
| 2.3.1 双折射滤波器理论 |
| 2.3.2 两种双折射滤波方案的比较 |
| 2.4 模式匹配分析 |
| 2.4.1 泵浦光优化 |
| 2.4.2 振荡光优化 |
| 2.5 谐振腔分析 |
| 2.5.1 谐振腔的计算方法 |
| 2.5.2 谐振腔中损耗分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 LD端面泵浦耦合系统研究 |
| 3.1 宽发射面激光二极管光束特性分析 |
| 3.1.1 模式分析 |
| 3.1.2 像散特性 |
| 3.1.3 电流温度功率特性 |
| 3.2 LD端面泵浦耦合方法 |
| 3.3 基于圆柱透镜和自聚焦透镜组合的耦合系统 |
| 3.3.1 光束整形原理 |
| 3.3.2 ZEMAX软件仿真与实验验证 |
| 3.4 基于非球面镜和棱镜组合的耦合系统 |
| 3.4.1 光束整形原理 |
| 3.4.2 ZEMAX软件模拟 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于楔形Nd:YVO_4/YVO_4双折射滤波的单频激光研究 |
| 4.1 Nd:YVO_4激光晶体特性 |
| 4.1.1 Nd:YVO_4晶体切割方式 |
| 4.1.2 楔型Nd:YVO_4晶体的选偏分析 |
| 4.2 LD端面泵浦Nd:YVO_4激光器多模阈值实验研究 |
| 4.2.1 实验方案 |
| 4.2.2 实验结果和分析 |
| 4.3 楔形Nd:YVO_4/YVO_4双折射滤波理论分析 |
| 4.3.1 楔形Nd:YVO_4/YVO_4双折射滤波器设计 |
| 4.3.2 滤波损耗分析 |
| 4.4 楔形Nd:YVO_4/YVO_4 单频激光实验研究 |
| 4.4.1 实验装置 |
| 4.4.2 实验结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于楔形Nd:YVO_4/KTP双折射滤波的单频绿光研究 |
| 5.1 倍频晶体KTP工作原理 |
| 5.1.1 倍频原理 |
| 5.1.2 相位匹配 |
| 5.2 腔内倍频绿光单纵模运转条件 |
| 5.2.1 倍频激光器中非线性损耗 |
| 5.2.2 影响倍频激光单频运转因素的分析 |
| 5.3 楔形Nd:YVO_4/KTP单纵模激光器设计 |
| 5.3.1 谐振腔设计 |
| 5.3.2 楔形Nd:YVO_4/KTP双折射滤波分析 |
| 5.4 楔形Nd:YVO_4/KTP单频激光实验研究 |
| 5.4.1 实验装置 |
| 5.4.2 实验结果与讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 全文总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（4）2.09μm扭转模Ho：YAG单纵模激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 2μm单纵模激光器研究现状 |
| 1.2.1 微腔法 |
| 1.2.2 F-P标准具法 |
| 1.2.3 单向环形腔法 |
| 1.2.4 扭转模腔法 |
| 1.3 Ho:YAG激光器研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 Ho:YAG激光器理论研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 Ho:YAG晶体的物理与光谱特性 |
| 2.2.1 Ho:YAG晶体物理特性 |
| 2.2.2 Ho:YAG晶体光谱特性 |
| 2.3 Ho:YAG激光器速率方程 |
| 2.3.1 Ho:YAG能级结构 |
| 2.3.2 Ho:YAG激光器的速率方程 |
| 2.3.3 Ho:YAG激光器输出性能仿真 |
| 2.4 Ho:YAG晶体热效应分析 |
| 2.4.1 Ho:YAG晶体热分布仿真 |
| 2.4.2 Ho:YAG晶体热焦距仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 Ho:YAG激光器谐振腔设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于扭转模法的单纵模激光器原理分析 |
| 3.2.1 固体激光器的模式振荡理论 |
| 3.2.2 扭转模法实现单纵模激光的原理 |
| 3.3 扭转模Ho:YAG激光器谐振腔设计 |
| 3.3.1 谐振腔结构设计 |
| 3.3.2 谐振腔稳定性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于扭转模的Ho:YAG单纵模激光器实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 直腔Ho:YAG激光器实验研究 |
| 4.3 扭转模腔Ho:YAG激光器实验研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（5）激光二极管泵浦的Tm:（Lu,Sc）2O3倍半氧化物陶瓷激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外2μm激光器的发展状况 |
| 1.2.1 YAG晶体 |
| 1.2.2 YAP晶体 |
| 1.2.3 YLF晶体 |
| 1.3 透明陶瓷材料 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 固体激光器以及相关理论 |
| 2.1 泵浦源及泵浦方式 |
| 2.2 斯塔克效应和斯塔克能级 |
| 2.3 晶体场理论 |
| 2.4 掺杂的Tm~(3+)离子能级结构 |
| 2.5 激光器的速率方程模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 激光透明陶瓷材料及Tm:(Lu,Sc)_2O_3 |
| 3.1 激光工作物质的特点 |
| 3.2 透明陶瓷与传统晶体的比较 |
| 3.3 Tm:(Lu,Sc)_2O_3 透明陶瓷材料介绍 |
| 3.3.1 Tm:(Lu,Sc)_2O_3 透明陶瓷物理性质 |
| 3.3.2 Tm:(Lu,Sc)_2O_3 透明陶瓷的制备 |
| 3.3.3 Tm:(Lu,Sc)_2O_3 透明陶瓷的光谱分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Tm:(Lu,Sc)_2O_3 激光器的理论分析与实验研究 |
| 4.1 晶体的温度梯度分布的数值模拟 |
| 4.2 晶体热效应理论 |
| 4.2.1 晶体热焦距的测量 |
| 4.2.2 晶体热焦距的仿真 |
| 4.3 泵浦量子效率计算 |
| 4.4 不同条件对于激光性能的影响 |
| 4.4.1 晶体长度对输出功率的影响 |
| 4.4.2 泵浦光的光腰位置对输出功率的影响 |
| 4.4.3 泵浦光的聚焦光斑大小对输出功率的影响 |
| 4.4.4 输出镜透过率对输出功率的影响 |
| 4.5 自由振荡的2.09μm的Tm:(Lu,Sc)_2O_3 激光器 |
| 4.5.1 实验装置 |
| 4.5.2 实验结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）双频掺钕微片激光器的光谱和模式仿真及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 微片激光器的研究现状 |
| 1.2.1 微片激光器的国外研究现状 |
| 1.2.2 微片激光器的国内研究现状 |
| 1.3 论文的研究内容及结构 |
| 第2章 原理分析 |
| 2.1 微片激光器的工作原理 |
| 2.1.1 光的受激辐射和放大 |
| 2.1.2 激光掺钕介质晶体 |
| 2.1.3 光学谐振腔 |
| 2.2 微片激光器的双频输出 |
| 2.2.1 激光器纵模选频 |
| 2.2.2 模式竞争 |
| 2.2.3 四能级系统 |
| 2.3 微片激光器的输出特性 |
| 2.3.1 激光器振荡阈值 |
| 2.3.2 输出功率 |
| 2.3.3 光腔内单程光子的损耗 |
| 2.3.4 高斯光束的场分布 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 Nd:GdVO_4和Nd:YVO_4双频微片激光器的频差温度特性研究 |
| 3.1 掺钕双频微片激光器频差影响因素研究 |
| 3.1.1 实验装置 |
| 3.1.2 不同谐振腔腔长实验对比 |
| 3.1.3 不同掺钕增益介质实验对比 |
| 3.2 增益系数曲线对双频信号频差的作用机理仿真研究 |
| 3.2.1 仿真实验原理 |
| 3.2.2 仿真实验结果及分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 Nd:YVO_4双频微片激光器的光束质量与模式特性研究 |
| 4.1 双频微片激光器光束质量研究 |
| 4.1.1 实验装置 |
| 4.1.2 光束质量因子的理论推导 |
| 4.1.3 双频微片激光器的光斑实验 |
| 4.1.4 双频微片激光器的光束质量因子分析 |
| 4.2 双频微片激光器模式特性仿真研究 |
| 4.2.1 平行平面腔模的迭代原理 |
| 4.2.2 抽运光分布测量 |
| 4.2.3 抽运光的模式迭代仿真实验 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）Ho:YAP单频激光器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 2μm单频激光器的研究现状 |
| 1.2.1 实现单频输出的几种方案研究现状 |
| 1.2.2 单向环形腔法的两种方案简介及研究现状 |
| 1.3 掺Ho~(3+)固体激光器研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 Ho:YAP激光器速率方程及晶体热效应分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 Ho:YAP晶体的特性 |
| 2.3 Ho:YAP晶体的热膨胀和导热性 |
| 2.4 Ho:YAP激光器速率方程理论 |
| 2.5 Ho:YAP晶体的发射光谱 |
| 2.6 Ho:YAP晶体的吸收光谱 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 Ho:YAP激光器环形腔的设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 环形腔激光器单纵模运行的研究 |
| 3.2.1 激光器的振荡模式 |
| 3.2.2 基于法拉第效应实现单频输出的原理 |
| 3.2.3 标准具的透射特性 |
| 3.3 Ho:YAP环形腔激光器的理论分析和设计 |
| 3.3.1 泵浦源激光器的实验研究 |
| 3.3.2 “8”字环形腔的理论分析和设计 |
| 3.3.3 不同晶体热焦距下的腔内光斑仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 环形腔单纵模Ho:YAP激光器实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Ho:YAP环形腔激光器的搭建 |
| 4.3 Ho:YAP环形激光器自由运转的研究 |
| 4.3.1 晶体中心处在不同泵浦光斑的研究 |
| 4.3.2 不同输出镜透过率的研究 |
| 4.4 Ho:YAP环形激光器单向运转的研究 |
| 4.4.1 不同标准具进行波长调谐的研究 |
| 4.4.2 比较不同输出镜透过率的单频输出性能研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）单掺Ho单纵模连续2微米固体激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 2μm相干多普勒测风雷达 |
| 1.1.2 2μm差分吸收雷达 |
| 1.2 2μm单纵模固体激光器的研究现状 |
| 1.3 角锥谐振腔固体激光器的研究现状 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 第2章 单掺Ho单纵模激光器的理论及实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 单掺Ho晶体的物理及光谱特性 |
| 2.2.1 单掺Ho晶体的参数 |
| 2.2.2 单掺Ho晶体的吸收和发射截面 |
| 2.2.3 单掺Ho晶体的增益截面与自由振荡波长分析 |
| 2.3 单掺Ho晶体的热效应分析 |
| 2.3.1 晶体温度分布 |
| 2.3.2 晶体热透镜效应 |
| 2.4 单掺Ho激光器连续速率方程 |
| 2.5 F-P标准具实现单纵模输出 |
| 2.5.1 F-P选纵模原理 |
| 2.5.2 单掺Ho单纵模激光器的实验研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 环形腔Ho:YLF高功率可调谐单纵模激光器的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实现单纵模激光输出的原理 |
| 3.3 环形腔Ho:YLF激光器的设计及分析 |
| 3.3.1 环形腔设计 |
| 3.3.2 环形腔热稳定性分析 |
| 3.4 环形腔Ho:YLF高功率可调谐单纵模激光器的实验研究 |
| 3.5 基于MOPA技术的高功率可调谐单纵模激光器的实验研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 单角锥腔Ho:YAG单纵模激光器的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 角锥棱镜及角锥谐振腔的特性研究 |
| 4.2.1 角锥棱镜的反射特性 |
| 4.2.2 角锥棱镜的偏振特性 |
| 4.2.3 角锥棱镜谐振腔的抗失谐特性 |
| 4.3 单角锥腔Ho:YAG激光器的研究 |
| 4.3.1 单角锥腔Ho:YAG激光器谐振腔的设计及分析 |
| 4.3.2 单角锥腔Ho:YAG激光器的实验研究 |
| 4.4 单角锥腔Ho:YAG单纵模激光器的理论分析与实验研究 |
| 4.4.1 实现单纵模输出的理论分析 |
| 4.4.2 单角锥腔Ho:YAG单纵模激光器的实验研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 双角锥棱镜Ho:YLF高功率可调谐单纵模激光器的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 双角锥棱镜谐振腔的退偏效应 |
| 5.3 双角锥棱镜Ho:YLF环形腔激光器的设计及分析 |
| 5.3.1 谐振腔设计 |
| 5.3.2 谐振腔稳定性分析 |
| 5.4 双角锥腔实现单纵模激光输出的理论分析 |
| 5.5 双角锥棱镜Ho:YLF环形腔激光器的实验研究 |
| 5.5.1 角锥棱镜失谐量对激光器功率的影响 |
| 5.5.2 旋转波片对激光器功率的影响 |
| 5.6 双角锥棱镜Ho:YLF高功率可调谐单纵模激光器的实验研究 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）2微米注入锁频掺铥光纤环形腔激光器输出特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 注入锁频激光器研究概况 |
| 1.2.1 2μm单纵模主激光器发展状况 |
| 1.2.2 2μm从激光器发展状况 |
| 1.3 2μm光纤脉冲激光器研究概况 |
| 1.3.1 2μm线形腔光纤脉冲激光器发展状况 |
| 1.3.2 2μm环形腔光纤脉冲激光器发展状况 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 2μm单纵模主激光器研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 Tm,Ho:YAG单纵模激光器研究 |
| 2.3 单掺钬单纵模激光器研究 |
| 2.3.1 F-P标准具法选模分析 |
| 2.3.2 单掺钬激光器系统稳定性分析 |
| 2.3.3 Ho:YAG单纵模激光器实验研究 |
| 2.3.4 Ho:LuAG单纵模激光器实验研究 |
| 2.3.5 Ho:YLF单纵模激光器实验研究 |
| 2.4 Tm,Ho:YAG与单掺钬单纵模激光器对比研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 掺铥光纤环形腔从激光器理论研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 掺铥光纤能级结构与光谱特性 |
| 3.3 连续运转掺铥光纤环形腔激光器理论研究 |
| 3.3.1 掺铥光纤环形腔激光器速率方程的建立与求解 |
| 3.3.2 连续运转激光器输出特性影响因素分析 |
| 3.4 脉冲运转掺铥光纤环形腔激光器理论研究 |
| 3.4.1 脉冲光纤激光器速率方程的建立与求解 |
| 3.4.2 激光器输出脉冲宽度影响因素分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 掺铥光纤环形腔从激光器实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 掺铥光纤环形腔激光器实验装置 |
| 4.3 掺铥光纤环形腔激光器连续输出实验研究 |
| 4.4 掺铥光纤环形腔激光器脉冲输出实验研究 |
| 4.4.1 空间耦合掺铥光纤激光器脉冲调制影响因素分析 |
| 4.4.2 掺铥光纤脉冲激光器输出性能研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 掺铥光纤环形腔激光器注入锁频研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 注入锁频理论研究 |
| 5.2.1 种子光与从激光器振荡光模式匹配研究 |
| 5.2.2 种子激光器与从激光器间光学隔离设计 |
| 5.2.3 种子光与光纤耦合设计 |
| 5.3 掺铥光纤对2μm种子光放大研究 |
| 5.3.1 掺铥光纤放大器实验装置 |
| 5.3.2 掺铥光纤放大器实验研究 |
| 5.4 注入锁频掺铥光纤环形腔激光器实验装置 |
| 5.5 注入锁频掺铥光纤环形腔激光器连续输出研究 |
| 5.5.1 2.08μm激光对铥光纤环形激光器波长牵引研究 |
| 5.5.2 2.05μm激光对铥光纤环形激光器波长牵引研究 |
| 5.6 注入锁频掺铥光纤环形腔激光器脉冲输出研究 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）Tm,Ho:YAP激光器注入锁频技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.1.1 相干多普勒测风激光雷达 |
| 1.1.2 差分吸收激光雷达(DIAL) |
| 1.2 注入锁频技术的发展现状 |
| 1.2.1 国外注入锁频技术的发展状况 |
| 1.2.2 国内注入锁频技术的发展现状 |
| 1.3 本论文的主要工作 |
| 第2章 Tm,Ho激光器发光机理及速率方程理论 |
| 2.1 Tm,Ho晶体物理及光谱特性 |
| 2.1.1 YAP及YV0_4物理特性 |
| 2.1.2 Tm,Ho:YAP及Tm,Ho:YV0_4光谱特性 |
| 2.2 YAP晶体中H0~(3+)的Stark能级结构 |
| 2.3 Tm,Ho系统准四能级速率方程理论 |
| 2.3.1 Tm,Ho系统的耦合上能级寿命 |
| 2.3.2 Tm,Ho系统连续运转速率方程 |
| 2.3.3 Tm,Ho系统调Q运转速率方程 |
| 2.3.4 调Q激光器输出脉冲宽度分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 主激光器设计及实验研究 |
| 3.1 微片激光器理论分析 |
| 3.2 Tm,Ho:YAP主激光器设计和实验研究 |
| 3.2.1 实验原理与装置 |
| 3.2.2 泵浦光源 |
| 3.2.3 Tm,Ho:YAP微片激光器输出特性分析 |
| 3.3 Tm,Ho:YAP主激光器的选取及输出特性测量 |
| 3.3.1 Tm,Ho:YAP输出波长的测量 |
| 3.3.2 Tm,Ho:YAP输出模式的测量 |
| 3.3.3 Tm,Ho:YAP光束质量的测量 |
| 3.3.4 Tm,Ho:YAP单纵模输出功率的测量 |
| 3.3.5 Tm,Ho:YAP短期不稳定度的测量 |
| 3.4 Tm,Ho:YV0_4主激光器设计和实验研究 |
| 3.4.1 实验原理与装置 |
| 3.4.2 Tm,Ho:YV0_4输出波长的测量 |
| 3.4.3 Tm,Ho:YV0_4输出模式的测量 |
| 3.4.4 Tm,Ho:YV0_4输出功率的测量 |
| 3.4.5 Tm,Ho:YV0_4光束质量的测量 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 从激光器设计及实验研究 |
| 4.1 实验原理与装置 |
| 4.2 Tm,Ho:YAP激光器连续运转输出特性 |
| 4.2.1 调Q晶体的插入损耗对激光输出特性的影响 |
| 4.2.2 腔参数对连续激光输出特性的影响 |
| 4.3 Tm,Ho:YAP激光器调Q运转输出特性 |
| 4.3.1 重复频率对输出脉冲宽度的影响 |
| 4.3.2 输出镜透过率对输出脉冲宽度的影响 |
| 4.3.3 谐振腔长对输出脉冲宽度的影响 |
| 4.4 Tm,Ho:YAP激光器环形腔参数选取 |
| 4.5 脉冲泵浦对Tm,Ho:YAP激光器输出特性的影响 |
| 4.5.1 泵浦宽度对激光输出特性的影响 |
| 4.5.2 重复频率对激光输出特性的影响 |
| 4.6 Tm,Ho:YV0_4从激光器输出特性研究 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 注入锁频理论分析及实验研究 |
| 5.1 注入锁频理论分析 |
| 5.1.1 注入锁频的经典理论模型 |
| 5.1.2 种子注入模式与环形腔模式的耦合 |
| 5.1.3 最小注入功率 |
| 5.2 Tm,Ho:YAP激光器注入锁频的实验研究 |
| 5.2.1 实验原理与装置 |
| 5.2.2 种子注入耦合系统 |
| 5.2.3 注入锁频伺服系统 |
| 5.2.4 激光脉冲建立时间的跃变 |
| 5.2.5 注入锁频激光器拍频测量 |
| 5.2.6 输出脉冲能量稳定性测量 |
| 5.2.7 输出脉冲锁定率测量 |
| 5.2.8 波长匹配对注入锁频的影响 |
| 5.3 Tm,Ho:YV0_4激光器注入锁频的实验研究 |
| 5.3.1 Tm,Ho:YV0_4双波长种子注入 |
| 5.3.2 激光脉冲建立时间的跃变 |
| 5.4 多普勒测速实验研究 |
| 5.4.1 激光多普勒测速原理 |
| 5.4.2 激光多普勒测速实验装置 |
| 5.4.3 激光多普勒测速实验结果分析 |
| 5.5 本章小节 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
四、纵向抽运Tm,Ho∶YLF微片激光器激光特性的研究（论文参考文献）
- [1]高能量双波长切换Ho:YLF注入锁频激光器技术研究[D]. 王云朋. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [2]LD端面抽运Tm：YAG脉冲单纵模激光器研究[D]. 刘金鸽. 长春理工大学, 2021(02)
- [3]基于双折射滤波全固态连续单频激光技术的研究[D]. 高志红. 北京交通大学, 2020(02)
- [4]2.09μm扭转模Ho：YAG单纵模激光器研究[D]. 郭双星. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [5]激光二极管泵浦的Tm:（Lu,Sc）2O3倍半氧化物陶瓷激光器研究[D]. 刘博. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [6]双频掺钕微片激光器的光谱和模式仿真及实验研究[D]. 邹宇玲. 杭州电子科技大学, 2020(02)
- [7]Ho:YAP单频激光器的研究[D]. 吴现松. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [8]单掺Ho单纵模连续2微米固体激光器研究[D]. 吴婧. 哈尔滨工业大学, 2018(01)
- [9]2微米注入锁频掺铥光纤环形腔激光器输出特性研究[D]. 刘伟. 哈尔滨工业大学, 2018(01)
- [10]Tm,Ho:YAP激光器注入锁频技术研究[D]. 王强. 哈尔滨工业大学, 2010(06)