DPAL的動(dòng)力學(xué)模擬和SrCl2蒸氣激光的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、半導(dǎo)體泵浦的堿金屬蒸氣激光(Diodepumpedalkalivaporlasers-DPALs)是兼有固體激光和氣體激光優(yōu)點(diǎn)的新型激光器件，具有量子效率高、光束質(zhì)量好和線寬窄等特點(diǎn)。高頻脈沖放電激勵(lì)的SrCl2蒸氣激光具有譜線豐富、多種機(jī)制、較好的光束質(zhì)量和熱分布均勻等特點(diǎn)。這兩類激光在軍事、定向能量傳輸、環(huán)境監(jiān)測(cè)、材料處理和醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，對(duì)它們的激光動(dòng)力學(xué)過程和輸出特性進(jìn)行深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究，具有較大的研究意義和學(xué)術(shù)

2、價(jià)值。
　　 本論文扼要介紹了光泵堿金屬蒸氣激光和鹵化鍶蒸氣激光的發(fā)展歷史及特點(diǎn)和應(yīng)用。在深入分析和理解DPAL的實(shí)驗(yàn)方案、技術(shù)路線和激光機(jī)理的基礎(chǔ)上，闡述了二極管泵浦線寬與堿金屬原子D2線吸收線寬的匹配條件，比較分析了LDA線寬外腔壓縮的實(shí)驗(yàn)方法，建立了一個(gè)物理模型完整描述二極管激光抽運(yùn)Rb蒸氣激光的動(dòng)力力學(xué)過程和激光發(fā)射機(jī)制。結(jié)合實(shí)驗(yàn)參量，經(jīng)理論估算和查閱文獻(xiàn)，獲得了求解模型所需的各種微觀碰撞過程的速率系數(shù)和輻射躍遷等相關(guān)數(shù)

3、據(jù)，數(shù)值求解出Rb原子有關(guān)能級(jí)粒子數(shù)密度和腔內(nèi)、外光子數(shù)密度等微觀參量演化過程，激光輸出功率和效率與泵浦光、激光腔和緩沖氣壓等參量的關(guān)系，深刻闡明了該類激光的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)機(jī)制和激光發(fā)射的物理圖象。
　　 分別建立了基于DPAL的MOPA系統(tǒng)的物理模型和用于計(jì)算Cs原子D1和D2吸收線譜線線型的物理模型。給出了振蕩池和放大池中堿金屬原子有關(guān)能級(jí)粒子數(shù)密度的速率方程和相關(guān)動(dòng)力學(xué)過程的速率系數(shù)及光學(xué)躍遷參量等，通過求解一定實(shí)驗(yàn)條件下的M

4、OPA系統(tǒng)模型，得到了與實(shí)驗(yàn)基本一致的模擬結(jié)果，進(jìn)一步計(jì)算模擬了蒸氣池長度、溫度、種子光功率、緩沖氣體壓強(qiáng)對(duì)激光放大功率的影響，得到了一組優(yōu)化的工作參數(shù)。Cs原子吸收譜線線型的物理模型考慮了堿金屬原子D1和D2線的超精細(xì)結(jié)構(gòu)分裂對(duì)光譜線型和吸收截面的影響，計(jì)算和分析了譜線中心頻率偏移和超精細(xì)結(jié)構(gòu)躍遷各組分的譜線線型，以及緩沖氣體壓強(qiáng)對(duì)銫原子D1線和D2線的吸收線寬的影響。
　　 在延續(xù)前期對(duì)堿土金屬激光的理論和實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，