【摘要】：位于“人眼安全”波段的1.617μm高能量調(diào)Q脈沖激光在激光測(cè)距、遠(yuǎn)程遙感、激光雷達(dá)和中紅外激光的產(chǎn)生等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。目前,通過半導(dǎo)體激光二極管(LD)同帶泵浦Er:YAG晶體是高效獲得1.617μm波長(zhǎng)激光最有效的方式之一。本論文分別基于主動(dòng)調(diào)Q和被動(dòng)調(diào)Q兩種方法對(duì)1.617μm波長(zhǎng)的脈沖激光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)利用1532 nm LD作為同帶泵浦源,獲得了高效率、高能量和窄脈寬的1.617μm波長(zhǎng)的穩(wěn)定脈沖激光輸出。主要內(nèi)容包括:(1)采用1532 nm LD作為同帶泵浦源,實(shí)現(xiàn)了基于加壓式磷酸鈦氧銣(RTP)電光調(diào)Q的1.617μm波長(zhǎng)Er:YAG脈沖激光的輸出。實(shí)驗(yàn)上,研究了100 Hz、500 Hz、1 kHz和2 kHz重復(fù)頻率下Er:YAG調(diào)Q激光器輸出脈沖寬度隨入射泵浦功率的變化關(guān)系。隨著泵浦功率的增加,激光器的脈寬大體成變窄的趨勢(shì),實(shí)驗(yàn)獲得的最窄脈沖寬度約為70 ns。相應(yīng)地,輸出脈沖能量隨泵浦功率的增加而增大,實(shí)驗(yàn)獲得的最大脈沖能量約為4.7 mJ。(2)采用1532 nm LD作為同帶泵浦源,實(shí)現(xiàn)了基于Cr~(2+):ZnSe晶體被動(dòng)調(diào)Q的1.617μm波長(zhǎng)Er:YAG脈沖激光的輸出。實(shí)驗(yàn)首先對(duì)Cr~(2+):ZnSe的可飽和吸收參數(shù)進(jìn)行了測(cè)量。測(cè)量結(jié)果表明Cr~(2+):ZnSe晶體在1.617μm波長(zhǎng)處具有優(yōu)異的可飽和吸收性能。然后研究了輸出耦合鏡透過率為10%和20%兩種情況下的激光器的輸出特性。當(dāng)輸出耦合鏡透過率為20%時(shí),激光器工作波長(zhǎng)位于1.617μm。實(shí)驗(yàn)獲得的最大脈沖重復(fù)頻率、最大脈沖能量和最窄脈沖寬度分別為1.656 kHz、0.3 mJ和330 ns。脈沖間抖動(dòng)小于2%,表明激光器工作在穩(wěn)定的調(diào)Q狀態(tài)。
【圖文】：

圖 1.1 美國國家激光安全標(biāo)準(zhǔn)各波段 MPE 值[2] 1.617 μm 脈沖激光的用途1.617 μm 的近紅外激光位于大氣透明窗口以及“人眼安全”波段，且 1.61不吸收二氧化碳和甲烷等氣體，因此在一些需要在大氣窗口處能進(jìn)行千的應(yīng)用（如相干多普勒測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)）中具有一定的優(yōu)勢(shì)。另外，該波在激光測(cè)距、遠(yuǎn)程遙感、自由空間通訊以及中紅外激光的光源等領(lǐng)域也的應(yīng)用[11-15]。（一）多普勒測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)高精度的大氣風(fēng)場(chǎng)探測(cè)，對(duì)于數(shù)值氣候模型完善、天氣預(yù)報(bào)、生化氣體監(jiān)風(fēng)切變預(yù)警等方面具有重大的意義。早期，人們使用探空氣球法測(cè)量大6]，其原理是氣球在受到不同風(fēng)速及風(fēng)向自由上升的過程中，通過探測(cè)水平運(yùn)動(dòng)分量而實(shí)現(xiàn)大氣探測(cè)[17]。但是該方法存在測(cè)量不到真實(shí)風(fēng)速、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)和測(cè)量效率低等缺點(diǎn)而限制了其應(yīng)用。隨著激光技術(shù)的進(jìn)

圖 1.2 大氣透過率曲線[23]（二）激光測(cè)距、遠(yuǎn)程遙感激光測(cè)距的原理是利用激光器發(fā)射一束激光到目標(biāo)，通過計(jì)時(shí)器測(cè)定從激光器發(fā)射的時(shí)刻到光電元件接收反射回來激光束的時(shí)間，這樣就能夠精確計(jì)算出目標(biāo)到觀測(cè)者之間的距離。但是發(fā)射出去和反射回來的高亮度激光難免會(huì)入射到人眼，給眼睛帶來傷害。1.617 μm 激光具有人眼安全特性和處于“大氣透明窗口”并且光電接收設(shè)備對(duì)該波長(zhǎng)的光有較強(qiáng)的響應(yīng)靈敏度，因此，十分適合激光測(cè)距和遠(yuǎn)程遙感等[6,7,24,25]。（三）中紅外激光的產(chǎn)生1.6 μm 脈沖激光源因其位于大氣窗口及“人眼安全”波段，它已被廣泛應(yīng)用于激光領(lǐng)域，并且該波段還可以通過非線性轉(zhuǎn)換技術(shù)在 3 ~ 5 μm 波段產(chǎn)生中紅外激光。3 ~ 5 μm 波段是中紅外大氣傳輸衰減最小的窗口[23]，，該波段的激光對(duì)空氣之中的煙塵和大霧有很強(qiáng)的穿透力。在海平面，此波段激光的傳輸受懸浮物的散射和氣體分子的吸收影響非常小。最近有研究表明，可以用 1.6 μm 波段激光作
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN248.34


本文編號(hào)：2624337