雙頻微片激光器功率均衡放大機制.pdf

1、伴隨著爆炸式的信息增長，面對人類日益增長的信息交互需求，通信行業(yè)一直致力于尋找新的信息載體，以緩解現(xiàn)如今電磁頻譜資源稀缺所帶來的壓力。向高頻進(jìn)軍一直都是業(yè)界關(guān)注的重點方向。近年來涌現(xiàn)的4G無線通信系統(tǒng)以及其他無線產(chǎn)品大規(guī)模應(yīng)用，使得吉赫茲分米波頻段資源變得更為緊張。光載無線通信技術(shù)（ROF）以及光生毫米波技術(shù)的不斷發(fā)展，使得對毫米波頻段的資源利用成為了一項熱門的課題。在光生毫米波技術(shù)的眾多實驗手段中，光外差拍頻是一種簡單易行的實現(xiàn)方法。

2、雙頻微片激光器作為一種能夠輸出高相干度、大頻差雙頻激光的優(yōu)質(zhì)激光源，是光外差拍頻系統(tǒng)的一個重要組成部分。
　　光外差拍頻技術(shù)的特點，要求雙頻激光器能夠輸出功率均衡，高輸出功率的雙頻激光，本文的內(nèi)容便圍繞這兩個議題展開：
　?。?）對毫米波波段以及相關(guān)技術(shù)背景與前景作了介紹；簡要敘述了光生毫米波的幾種實現(xiàn)方法，對雙頻激光光外差拍頻法原理的優(yōu)勢進(jìn)行了說明；之后對微片激光器及MOPA放大系統(tǒng)的近年來研究成果進(jìn)行了概述。
　　

3、（2）圍繞激光原理以及微片激光器的架構(gòu)分析了4Nd:YVO四能級系統(tǒng)的速率方程、增益系數(shù)曲線、增益飽和及雙頻振蕩等內(nèi)容；基于4Nd:YVO材料的熱力學(xué)特性，對微片激光器的輸出縱模調(diào)諧性能做了理論研究。
　?。?）對4Nd:YVO放大器的二級放大機制進(jìn)行了研究。針對放大器的小信號增益特性、飽和增益特性、放大器結(jié)構(gòu)選擇、泵浦光與輸入信號光的匹配進(jìn)行了分析。理論分析結(jié)果說明，行波單通二級級聯(lián)的放大器結(jié)構(gòu)相比雙通放大結(jié)構(gòu)，在增益效率、熱管

4、理、輸出光束質(zhì)量上具備更大的優(yōu)勢。針對輸入信號光和放大器泵浦光之間的光束匹配，以及輸入信號光與放大器增益曲線的頻譜匹配，進(jìn)行了理論推導(dǎo)與闡述。
　　（4）搭建MOPA實驗裝置，引入具備優(yōu)良冷卻性能的TEC溫控系統(tǒng)以及透鏡組，通過溫度調(diào)諧與泵浦光束聚焦，獲得了良好的頻率匹配與光束匹配。當(dāng)諧振腔溫度Tc穩(wěn)定在16℃時，實現(xiàn)了雙頻功率均衡的放大激光，總功率為16.1W，雙縱模功率比為0.98，頻差為53.2GHz，光束質(zhì)量因數(shù)M2=1.