脈沖光泵CH3OH分子THz激光研究.pdf

1、THz激光是一種具有很多獨特優(yōu)點的新型輻射源，THz科學技術是一個非常重要的多學科交叉的前沿領域，在國民經(jīng)濟發(fā)展和國防等方面具有重要意義。本論文介紹了自行研制的一種新型脈沖光泵CH3OH分子THz激光器，由于該激光器是全金屬結構，具有結構簡單、體積小的優(yōu)點，為進一步深入研究奠定了基礎，具有廣闊的應用前景。本激光器可以應用于高速THz成像、THz激光雷達、醫(yī)療診斷及其他領域。
　　本論文采用典型激光器速率方程理論對光泵CH3OH分子

2、動力學過程進行了分析。首先，通過對CH3OH分子能級結構的分析，建立了三能級系統(tǒng)理論模型；其次，對產(chǎn)生THz激光過程中激光上下能級粒子數(shù)的變化進行了分析，得到了CH3OH分子三能級速率方程；第三，計算了參與激光過程的有效分子數(shù)和諧振腔內光子平均壽命；第四，對得到的速率方程進行了仿真求解，得到基態(tài)能級粒子數(shù)隨時間變化關系曲線、激光上下能級粒子數(shù)隨時間變化關系曲線、輸出THz脈沖波形，并進行了比較分析。
　　本論文介紹的THz激光系統(tǒng)

3、，主要包括泵浦系統(tǒng)和THz激光系統(tǒng)兩部分，泵浦系統(tǒng)中泵浦源為光柵選支的全金屬射頻波導CO2激光器，THz激光系統(tǒng)也采用了全金屬結構，由諧振腔、激光通道、配氣系統(tǒng)、窗口、外殼五部分組成。激光諧振腔采用傳統(tǒng)的平-凹諧振腔，泵浦激光輸入及THz激光輸出采用小孔耦合輸入輸出方式。由于采用了全金屬結構，不用水冷，減去了復雜的水冷系統(tǒng)，使得所設計的THz激光系統(tǒng)具有結構簡單、體積小的優(yōu)點。
　　在實驗上測試了THz激光器輸出波形，得到了諧振腔