雙波長射頻波導(dǎo)CO2激光器同步輸出研究.pdf

1、非線性差頻是產(chǎn)生THz光波有效方法之一，根據(jù)非線性光學(xué)理論，當(dāng)兩束脈沖激光同步時差頻效率最高。本文根據(jù)非線性差頻產(chǎn)生THz波的要求，設(shè)計研制了雙波長共電極射頻波導(dǎo)CO2激光器，波導(dǎo)采用金屬陶瓷結(jié)構(gòu)，激光器采用單一射頻源同時激勵兩個等長的波導(dǎo)通道，激光輸出方向相反，由于兩通道具有相同的參數(shù)，受外界環(huán)境影響基本一致，因此雙通道脈沖激光同步幾率較高。另外此激光器具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低的優(yōu)點。
　　本文首先分析了CO2激光器基本動力

2、學(xué)過程，設(shè)計波導(dǎo)激光器諧振腔結(jié)構(gòu)。為輸出可調(diào)雙波長激光，每一通道一端采用光柵選支，一級振蕩零級輸出的方式，為減少耦合損耗，采用第二類波導(dǎo)諧振腔結(jié)構(gòu)。分析了當(dāng)激光器電極終端短路、終端開路、終端加電感、并聯(lián)多個電感時的電壓縱向分布，在激光器電極上每側(cè)均勻分布5個等值電感以降低電壓駐波比，使電壓分布均勻。理論分析計算了射頻源與激光頭的四種常見的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，本激光器采用LC型匹配網(wǎng)絡(luò)，計算了LC型匹配網(wǎng)絡(luò)的效率。在實驗上測量了雙通道脈沖激光輸

3、出參數(shù)，調(diào)整光柵角度可獲得10P(16)-10P(32)支激光輸出，調(diào)節(jié)壓電陶瓷上的電壓可以調(diào)諧激光頻率及激光脈沖建立時間，在數(shù)字示波器上觀察到脈沖建立時間約為50μs。每通道脈沖寬度為600ns，峰值功率為100W。兩通道激光合束后，調(diào)節(jié)壓電陶瓷電壓使兩通道脈沖同步，同步幾率約為80％。為對比本文設(shè)計的雙波長射頻波導(dǎo)CO2激光器在實驗上研究了兩臺獨立射頻波導(dǎo)CO2激光器同步輸出，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)兩臺激光器電源的延時來使兩脈沖同步輸出，實驗