基于耦合腔選模原理的雙折射雙頻Nd-YAG激光技術(shù)研究.pdf

1、雙頻激光器在光傳感和光外差干涉測量等領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用,極大地促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)和科技進(jìn)步。目前使用的雙頻激光器主要以He-Ne氣體激光器為主,其中包括基于縱向塞曼效應(yīng)的632.8nm雙頻He-Ne激光器、基于雙折射效應(yīng)的632.8nm雙頻He-Ne激光器和632.8nm雙縱模He-Ne激光器,由于受Ne原子增益線寬的限制,這些雙頻He-Ne激光器的頻差普遍比較小,其最大頻差小于1.2GHz,極大地限制了雙頻激光器的應(yīng)用范圍。而在絕對

2、距離干涉測量等應(yīng)用中,需要采用頻差達(dá)幾GHz、幾十GHz以上的大頻差雙頻激光器作為光源,因此,研究大頻差雙頻激光產(chǎn)生技術(shù)十分必要。本論文在分析耦合腔選模原理的基礎(chǔ)上,采用激光縱模分裂技術(shù),設(shè)計(jì)了激光二極管(LD)端面泵浦雙頻Nd:YAG激光器研究方案,并從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了研究方案的可行性。論文主要內(nèi)容包括以下幾方面：首先,簡述了雙頻激光器的應(yīng)用、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,并簡要介紹了LD泵浦固體激光器的工作原理、系統(tǒng)組成及關(guān)鍵技術(shù),分析了LD泵浦

3、固體激光器的基本特性。其次,介紹了幾種常用選模方法,重點(diǎn)分析了耦合腔選模原理以及耦合腔激光器的諧振條件,即激光器腔長滿足自洽方程,同時(shí)使得閾值取得最小值；用MATLAB對其選模特性進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果表明,耦合腔可以實(shí)現(xiàn)激光縱模選擇,并且選出的振蕩模譜的縱模間隔與內(nèi)腔模譜的縱模間隔相等。第三,設(shè)計(jì)了基于耦合腔選模原理的單頻Nd:YAG激光系統(tǒng),并對其選模特性和波長調(diào)諧特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,研究結(jié)果表明,當(dāng)腔長滿足耦合腔激光器的諧振條件時(shí),

4、激光器可以實(shí)現(xiàn)單縱模振蕩輸出。最后,在分析激光縱模分裂原理及技術(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于耦合腔選模原理的固定頻差和頻差可調(diào)諧雙折射雙頻Nd:YAG激光器研究方案,并進(jìn)行了可行性分析。建立了LD端面泵浦耦合腔選模1064nm雙折射雙頻Nd:YAG激光實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),并開展了固定頻差雙頻Nd:YAG激光振蕩特性實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明：當(dāng)Nd:YAG激光腔長為39mm并且腔內(nèi)只包含厚度為3mm方解石晶片時(shí),實(shí)驗(yàn)獲得頻差約為937MHz的1064nm正交