高平均功率全固態(tài)脈沖和頻鈉信標(biāo)激光器具有平均功率高、線寬可調(diào)諧展寬、重頻長脈沖工作、結(jié)構(gòu)緊湊等特點,與鈉層原子相互作用時存在飽和閾值高、后向共振回光強、信噪比高等優(yōu)勢,是人造激光導(dǎo)引星全季節(jié)全天時應(yīng)用化問題的有效解決方案。研究高性能鈉信標(biāo)激光器不僅可以為人類的天文學(xué)高分辨觀測和成像提供重要的科學(xué)工具,而且還有助于促進先進全固態(tài)激光器技術(shù)的進步和發(fā)展。本論文從鈉信標(biāo)產(chǎn)生原理出發(fā),對高平均功率全固態(tài)脈沖和頻鈉信標(biāo)激光器的腔外和頻物理過程、基頻激光產(chǎn)生與放大、調(diào)制縱模的光譜特性等進行了深入的研究和探索,主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:1.針對實際高平均功率激光系統(tǒng)中高階高斯光束聚焦光斑、入射激光任意功率配比、存在熱致相位失配的大信號和頻過程,建立了高平均功率高斯光束高效率和頻理論模型（簡稱三高和頻理論模型）,突破了已有理論的局限性。提出采取有限元與龍格-庫塔方法對該模型進行數(shù)值求解,并計算獲得了晶體長度、束腰半徑、吸收系數(shù)、總?cè)肷涔β�、光束質(zhì)量等參數(shù)對和頻轉(zhuǎn)換效率的影響關(guān)系。基于三高和頻理論模型,提出了一束1064nm強光與一束1319nm弱光非匹配性注入三硼酸鋰（LBO）晶體和頻實現(xiàn)高平均功率5... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?ＵＢＣ雷達探測的夜間鈉層動態(tài)分布??

態(tài)可以分裂為四種方式Ｆ＝０、１、２、３，因此Ｄ２線的強度是匕線的兩倍。這些上??能級的超精細(xì)分裂比基態(tài)的超精細(xì)分裂要少得多。??鈉原子Ｄ線能級圖如圖１．３所示［２６，２７］，圖中從左至右按照逐步細(xì)化的關(guān)系分??別給出了“Ｂｏｈｒ”模型、鈉Ｄ線精細(xì)結(jié)構(gòu)、鈉Ｄ２線超精細(xì)結(jié)構(gòu)。根據(jù)選擇定則，??只有ＡＦ＝－１、０或１的躍遷是允許的。每個超精細(xì)能級有（２Ｊ＋１）個磁能級態(tài)，??這些磁能級態(tài)進一步引入了能級間躍遷的選擇定則。這些態(tài)的原子數(shù)取決于光的??偏振態(tài)，對于線偏振光，原子的吸收需要滿足ｚ！Ｍ＝０，且兩個Ｍ＝０之間的躍遷被??禁止。如果圓偏振光照射至原子，則只有ｚ（Ｍ＝±ｌ的躍遷是允許的（正負(fù)號取決??于激光是左旋或是右旋）。??－４－??

＇??圖１．３鈉原子Ｄ吸收線能級與Ｄ２線超精細(xì)鋼??由圖１．３可知，鈉原子Ｄ２線包含Ｄ２ａ與Ｄ２ｂ雙線，兩者波長分別對應(yīng)??５８９．１５９０８ｎｍ和５８９．１５７０９ｎｍ，相差約２ｐｍ，對應(yīng)頻率間隔約１．７ＧＨｚ。鈉原子上??能級的自然壽命（如果原子被一個非常短的脈沖激發(fā)，壽命定義為電場幅度衰減??為１／ｅ的時間）為１６．１ｎｓ，計算得到０Ｋ時自然線寬半峰全寬（ＦＷＨＭ）值為１０ＭＨｚ。??而由于大氣中間層鈉原子的多普勒展寬效應(yīng)（平均溫度按２００Ｋ考慮），Ｄ２ａ線與??Ｄ２ｂ線均被展寬為ＦＷＨＭ約１．１ＧＨｚ的高斯線型（每個鈉原子速度群的光譜帶寬為??１０ＭＨｚ），因此鈉原子Ｄ２線呈現(xiàn)為頻率間隔約１．７ＧＨｚ的兩個高斯峰疊加而成的雙??駝峰結(jié)構(gòu)，如圖１．４所示ｔ２８］，其中Ｄ２ａ線峰值吸收截面約為ｌ．ＯＸｌＯ４１?ｃｍ２，?Ｄ２ｂ??線峰值是其３／５倍。??Ｘ１０＇１２??１〇．〇?Ｉ?Ｉ?１?ＴＴ?１?｜?１?Ｉ?＇?１??卜八?—??ｉ：／Ｖ＼?：??〇?■＾＾?Ｉ?＞?ｉ．ｉ．ｉ．?．??－２．０?－１．５?－１．０?－０．５?０．０?０．５?１．０?１．５?２，０?２．５?３．０?３．５?４．０??Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?Ｏｆｆｓｅｔ?（ＧＨｚ）??圖１．４鈉原子Ｄ２吸收線光譜圖??為此

【參考文獻】：
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本文編號：3611129