Er-YAG固體激光器注入鎖定技術穩(wěn)定性研究.pdf

1、實時掌握大氣風場及成分數據是預測全球氣候變化的重要途徑，因此相干多普勒測風雷達以其探測精度高、靈敏度高等優(yōu)勢成為近年來人們研究的熱點。工作波長在1.6μm附近的激光具有人眼安全閾值高、對氣溶膠粒子反射系數大以及光電傳感器響應靈敏度大等優(yōu)勢，成為激光雷達的首選發(fā)射光源。1.6μm注入鎖定激光器能滿足激光雷達對其發(fā)射光源線寬窄、光束質量高、頻率穩(wěn)定及單頻脈沖輸出的要求。因此，本文分別從理論和實驗兩方面對穩(wěn)定工作的1.6μm注入鎖定激光器進行

2、了研究。
　　理論方面，首先根據Er3+產生1.6μm激光的躍遷機制建立了常溫下連續(xù)運轉和調Q運轉激光器的準四能級速率方程理論模型，推導出激光器閾值與斜率效率的表達式，根據該表達式分析了輸出鏡透過率以及上轉換因子對激光輸出特性影響。其次，分析了Er:YAG注入鎖定激光器的穩(wěn)定性，重點對從激光器的穩(wěn)定性進行了分析。以光與物質相互作用的經典理論為基礎建立了注入鎖頻理論模型，通過數值模擬，分析了注入光強、輸出耦合透過率以及諧振腔腔長對頻

3、率失諧量的影響。最后討論了影響模式耦合的因素，對模式匹配進行了理論分析。
　　實驗方面，根據注入鎖定激光器對不同組成部分的要求，分別實現了1.6μm穩(wěn)定輸出單縱模的主激光器，高能量、寬脈寬的從激光器以及注入鎖頻伺服控制系統(tǒng)。主激光器采用Er:YAG非平面環(huán)形腔，輸出垂直偏振的單縱模激光中心波長在1645.24nm，最大輸出功率為530mW。從激光器采用四鏡“8”字環(huán)形腔結構，研究了連續(xù)運轉及不同重復頻率下從激光器的輸出特性。最后，