發(fā)布時間：2020-11-09 18:28

　　 激光測距雷達由于其探測距離遠,測量精準,抗干擾能力強的優(yōu)良特性,以及其在軍事和民用上的廣泛應(yīng)用,成為近些年人們研究的熱點課題之一,2μm固體激光器具有對人眼安全,大氣傳輸能力強的優(yōu)勢,同時探測技術(shù)比較成熟,成為激光測距雷達發(fā)射機的首選光源,注入鎖頻技術(shù)能夠提供單縱模,窄線寬,頻率穩(wěn)定度高,脈沖能量高,脈寬窄,峰值能量較高的單頻脈沖光,滿足了激光測距雷達對發(fā)射機的要求,本課題圍繞注入鎖頻技術(shù),為了獲得脈沖寬度更窄的單頻脈沖光,針對2μm Ho:YAG注入鎖頻固體激光器,開展了相關(guān)的研究工作。理論方面,從光與物質(zhì)相互作用的經(jīng)典理論出發(fā),研究了種子光誘導(dǎo)輸出單頻脈沖的物理機制,以及在種子光注入耦合過程中需要滿足的橫向模式匹配以及縱向模式匹配。針對縱模匹配,研究了種子光頻率失諧對注入功率的影響,對于橫模匹配研究了其耦合效率問題,分析研究了影響激光器能量提取效率和脈沖寬度的因素。在激光器設(shè)計過程中,研究了晶體的熱焦距效應(yīng),利用ABCD矩陣研究了激光器腔內(nèi)的光斑變化以及腔體的穩(wěn)定性。實驗方面,注入鎖頻激光器通常有三部分組成,主激光器,從激光器以及注入耦合部分,對于主激光器使用非平面環(huán)形腔,獲得了較高功率,頻率穩(wěn)定度高的單頻連續(xù)光,并對輸出光的不同特性進行了研究,然后分析設(shè)計了兩種腔長較短的從激光器,研究了其連續(xù)輸出光特性,采用聲光調(diào)Q技術(shù)獲得脈沖光,探究了其不同重頻下的脈沖輸出特性,設(shè)計了注入耦合系統(tǒng),對于注入耦合要滿足的各項要求進行了分析,利用光束變換實現(xiàn)了橫模匹配,使用Ramp-hold-fire技術(shù)完成了縱向模式匹配。在以上工作的基礎(chǔ)上完成了兩種諧振腔的注入鎖頻工作,分別為采用和未采用凸透鏡補償?shù)膬煞N不同的從激光器矩形腔,分別對其注入鎖頻現(xiàn)象進行了分析研究。對于沒有采用凸透鏡補償矩形腔成功實現(xiàn)了注入鎖頻,獲得了重頻200Hz,單脈沖能量2.23mJ,脈寬50ns的單頻脈沖光輸出,分析了注入前后的脈沖建立時間,能量以及脈寬變化,而對于采用凸透鏡補償?shù)木匦吻挥捎谥C振信號不穩(wěn)定未能實現(xiàn)注入鎖頻,分析研究了導(dǎo)致信號不穩(wěn)定的原因,對以后的注入鎖頻工作有一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN248;TN958
【部分圖文】：

圖 1-1 實驗裝置圖[26]Lamrini.[27]使用一個輸出波長為 1.9μm 的 LD 泵浦摻雜濃度 的 Ho:YAG 晶體，在泵浦功率為 160W，輸出功率為 11.8W效率為 42%，重頻 100Hz 時最大輸出能量為 30mJ。實驗裝圖 1-2 實驗裝置圖[27]工大申英杰等人[28]使用波長為 1.91μm 的 Tm:YLF 雙端泵%的 Ho:YAG 晶體，泵浦功率為 162W 時，連續(xù)輸出功率為7.8%。重頻 30kHz 時，輸出能量最大 3.37mJ，斜效率為 66

圖 1-1 實驗裝置圖[26]2011 年 Lamrini.[27]使用一個輸出波長為 1.9μm 的 LD 泵浦摻雜濃度為 0.5%，長度 100mm 的 Ho:YAG 晶體，在泵浦功率為 160W，輸出功率為 11.8W，波長為2.09μm，斜率效率為 42%，重頻 100Hz 時最大輸出能量為 30mJ。實驗裝置如圖 1-2 所示。

圖 1-3 實驗裝置圖[28] Chen.etal.[29]利用圖 1-4 實驗裝置采用被動，實現(xiàn)了單脈沖能量 2.47mJ，最大平均功為 35 到 40ns。
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本文編號：2876809