Er-YAG固體激光器注入鎖定技術(shù)穩(wěn)定性研究.pdf

1、實(shí)時掌握大氣風(fēng)場及成分?jǐn)?shù)據(jù)是預(yù)測全球氣候變化的重要途徑，因此相干多普勒測風(fēng)雷達(dá)以其探測精度高、靈敏度高等優(yōu)勢成為近年來人們研究的熱點(diǎn)。工作波長在1.6μm附近的激光具有人眼安全閾值高、對氣溶膠粒子反射系數(shù)大以及光電傳感器響應(yīng)靈敏度大等優(yōu)勢，成為激光雷達(dá)的首選發(fā)射光源。1.6μm注入鎖定激光器能滿足激光雷達(dá)對其發(fā)射光源線寬窄、光束質(zhì)量高、頻率穩(wěn)定及單頻脈沖輸出的要求。因此，本文分別從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面對穩(wěn)定工作的1.6μm注入鎖定激光器進(jìn)行

2、了研究。
　　理論方面，首先根據(jù)Er3+產(chǎn)生1.6μm激光的躍遷機(jī)制建立了常溫下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)激光器的準(zhǔn)四能級速率方程理論模型，推導(dǎo)出激光器閾值與斜率效率的表達(dá)式，根據(jù)該表達(dá)式分析了輸出鏡透過率以及上轉(zhuǎn)換因子對激光輸出特性影響。其次，分析了Er:YAG注入鎖定激光器的穩(wěn)定性，重點(diǎn)對從激光器的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。以光與物質(zhì)相互作用的經(jīng)典理論為基礎(chǔ)建立了注入鎖頻理論模型，通過數(shù)值模擬，分析了注入光強(qiáng)、輸出耦合透過率以及諧振腔腔長對頻

3、率失諧量的影響。最后討論了影響模式耦合的因素，對模式匹配進(jìn)行了理論分析。
　　實(shí)驗(yàn)方面，根據(jù)注入鎖定激光器對不同組成部分的要求，分別實(shí)現(xiàn)了1.6μm穩(wěn)定輸出單縱模的主激光器，高能量、寬脈寬的從激光器以及注入鎖頻伺服控制系統(tǒng)。主激光器采用Er:YAG非平面環(huán)形腔，輸出垂直偏振的單縱模激光中心波長在1645.24nm，最大輸出功率為530mW。從激光器采用四鏡“8”字環(huán)形腔結(jié)構(gòu)，研究了連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)及不同重復(fù)頻率下從激光器的輸出特性。最后，