2μm激光器頻率鎖定技術(shù)的研究.pdf

1、以2μm固體激光器作為發(fā)射機(jī)的成像雷達(dá)、相干多普勒風(fēng)速監(jiān)測(cè)雷達(dá)和大氣水分差分吸收雷達(dá)是激光雷達(dá)研究的重點(diǎn)之一。雷達(dá)光源通常要求單縱模、高功率輸出。種子激光器(也稱為主激光器)提供低功率、窄線寬、單頻、穩(wěn)定的激光輸出,從激光器將其放大,獲得高功率、窄線寬、單模運(yùn)行、穩(wěn)定頻率的激光輸出。所以實(shí)現(xiàn)2μm的注入鎖頻,為激光雷達(dá)提供光源是該課題的主要研究意義。理論上,通過(guò)注入鎖定的經(jīng)典理論模型分析了注入鎖定理論。實(shí)現(xiàn)注入鎖頻,必須滿足主、從激光器

2、的模式匹配;同時(shí)對(duì)主激光器必須滿足一定的注入功率、單頻、穩(wěn)定、窄線寬等。實(shí)現(xiàn)注入鎖頻后,環(huán)形腔能量轉(zhuǎn)換效率接近于1,光譜純度變純。實(shí)驗(yàn)上,首先由于種子光的輸出特性直接影響到鎖頻的實(shí)現(xiàn),所以對(duì)種子光進(jìn)行了若干研究。實(shí)驗(yàn)中,采用低溫Tm,Ho:YLF微片激光器獲得穩(wěn)定、基橫模、單縱模2067nm激光輸出,輸出功率可達(dá)32.8mW。其次著重討論了種子模與環(huán)形腔模式匹配的問(wèn)題。主從激光器模式匹配與否直接影響鎖頻的實(shí)現(xiàn)及鎖頻率。對(duì)偏角注入和偏軸注

3、入分別進(jìn)行了研究,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),偏軸注入是影響模式匹配的主要因素。再次,設(shè)計(jì)了環(huán)形功率腔,環(huán)形腔仍采用Tm,Ho:YLF晶體作為工作物質(zhì),這樣易于模式誘導(dǎo),完成了注入鎖頻的實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以明顯地看到注入鎖頻的實(shí)際效果。環(huán)形腔單向輸出;脈沖建立時(shí)間縮短500ns;脈沖寬度變窄,在環(huán)形腔輸出功率2mJ時(shí),脈寬由未鎖定時(shí)的219.2ns變?yōu)殒i定情況下的156.3ns;脈沖輸出變穩(wěn)等,并分析了產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因。在相同的重復(fù)頻率下,輸出脈沖能