一、固体激活元件增益的空间中和（论文文献综述）
霍知节[1]（2021）在《“神奇”的稀土激光材料》文中研究指明"光把我们带进了一个光怪陆离的世界:X光,照见了动物的内脏;激光,刺穿了优质钢板"[1]。艾青所着《光的赞歌》激情四溢,以诗歌的形式为我们描述了一种极富"个性"的新光源——激光（laser）。那到底什么是激光呢?又是来自于哪里?激光器、激光材料又是何物?稀土激光材料又是怎么回事?它们的"神奇用途"是什么?下面我们来逐一破解。
余佳豪[2]（2021）在《低维镉系半导体纳米材料的结构调控及光学特性研究》文中提出低维半导体纳米材料是一种新型的具有优异光学特性的半导体材料,这种由人工合成的尺寸小于百纳米量级的特殊材料在量子限制效应的影响下具有其体材料所不具备的独特物理性质。目前研究最为广泛的低维半导体纳米材料是胶体半导体量子点,其发光波长可调、发光效率高、可溶液处理、低成本制备等优点已经使其在显示领域得到了重要应用。为了进一步实现对低维半导体纳米材料光学特性的调控,设计与优化材料的结构及形貌是两个主要的技术手段。然而目前这些因素对于低维纳米材料光学特性的影响情况的研究还很有限。本论文以具有不同结构及形貌的镉系半导体纳米材料为研究对象,通过多种激光光谱研究方法详细讨论其光学特性的变化,如发光效率、发光稳定性、俄歇复合、光学增益、表面缺陷等。通过研究结果掌握对低维半导体纳米材料光学特性的调控方法,实现对其光学特性的提升并拓展其应用,并为材料的结构设计提供理论与技术支持。根据低维半导体纳米材料的结构与形貌,本论文的具体研究内容可以归纳为以下四个方面:（1）制备了发光效率以及稳定性较好的CdSe/CdS单层核壳量子点,初步研究了其光学特性。随后将其与高分子聚合物混合,通过提拉法实现了量子点掺杂的有源微纳光波导结构。利用单点激发末端接收光致发光信号的方法探讨了偏振激发、纤维直径、衬底折射率对这种结构的波导光学特性的影响效果。通过蓝光发光二极管直接激发量子点掺杂的聚合物微纤维,实现了小体积、结构紧凑的有源光波导结构,拓展了量子点在微型化光电子集成器件中的应用。（2）利用了宽带隙的ZnS材料包覆CdSe/CdS核壳量子点形成了多壳层核壳量子点结构。通过稳态光谱以及变温光致发光光谱研究了ZnS的包覆对量子点光学特性的影响。得益于ZnS的包覆,量子点的发光效率以及稳定性均得到了提升,内部的缺陷数量明显减少。随后通过这种多壳层核壳量子点结合回音壁模式的谐振微腔实现了低阈值的激光发射,探索了量子点在微纳激光器领域的应用。（3）进一步改进量子点的核壳结构,合成了梯度合金壳层的蓝光量子点材料。利用飞秒瞬态吸收光谱对其双激子动力学过程进行研究与分析,通过变功率密度激发测试拟合计算出双激子俄歇复合寿命。由于梯度合金的结构使得界面势垒从突变的情况变为平滑过渡,得到了1268.2±67.5 ps的长双激子俄歇复合寿命。得益于明显抑制的俄歇复合过程,实现了蓝光量子点中超低阈值（6.9μJ/cm2）的放大自发辐射。壳层合金结构对俄歇复合过程具有明显的调控作用,进一步改善了量子点光学增益特性,使其更加适合应用在激光领域。（4）以四个单分子层厚度的二维CdSe纳米片为研究对象,研究了纳米材料的形状对光学特性的影响。通过稳态光谱以及瞬态吸收光谱研究了纳米片的特殊光学性质,确认了其二维片状结构。利用变温光致发光光谱对其低温下双发射峰的起源进行了探究,分析了内部的发光机制,认为低能峰起源于表面态相关的发光。通过高分子聚合物聚二甲基硅氧烷（PDMS）对纳米片的包覆实现了对表面态相关发光峰的抑制。实验结果显示二维的片状结构使得纳米材料表面对光学特性的影响变得更加明显。本论文利用多种光谱测试手段研究了核壳结构以及形状对低维半导体纳米材料的光学特性影响,研究结果对后续进一步改善优化材料的光学特性具有重要意义,并且拓展了低维半导体纳米材料在光电子集成器件以及光学增益介质方面的应用。
马士青[3]（2021）在《基于自适应光学的混合腔板条固体激光器光束质量控制技术研究》文中认为基于混合腔的板条固体激光器具有效率高、结构紧凑、寿命长、全电运行等优点,然而由于工作过程中产生的废热会引起热畸变等不良热效应以及光学元件加工装调误差,导致输出光束波前发生畸变,限制了板条固体激光输出光束质量的提升。自适应光学是解决热畸变引入的波前像差,改善光束质量的有效手段,但基于波前传感的自适应光学依赖波前测量准确性,且系统结构相对复杂,不利于实现激光器系统的轻量化和小型化。基于优化算法的无波前光束净化系统,无需波前测量和重建,因而具有结构简单、体积小、重量轻、成本低等优点,能够有效地减小系统的体积和重量。无波前光束净化技术的性能受到选用的寻优算法的影响,目前常用的无波前寻优算法中综合性能最好是随机并行梯度下降算法（SPGD）。相较于有波前光束净化技术,该算法的校正速度较慢,算法性能对参数取值和指标选取非常敏感,并且算法速度随着优化控制参数数量的增加而逐渐变慢;同时,该算法全局搜索能力较差,算法容易收敛至局部极值。本文针对无波前光束净化的上述问题开展了研究,提出了两种高效的无波前优化算法,并设计开展了数值仿真和实验验证,取得了一系列成果。首先,本文对基于混合腔的板条固体激光器的结构进行介绍,利用波前重构算法分析激光器波前像差特性,并对无波前光束净化技术的基本原理和常用寻优算法进行分析研究,对无波前光束净化的数学模型进行推导,并搭建了一套无波前光束净化数值仿真系统。详细介绍了爬山法、遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法和SPGD算法的基本原理和算法流程,并通过数值仿真系统对各算法的算法速度、校正效果和局部极值问题等性能进行比较,对比分析各算法的优缺点。研究发现,SPGD算法的综合性能最好,但其存在收敛至局部最优的缺陷,同时相较于有波前光束净化系统,校正速度较慢。其次,结合SPGD算法的原理分析和仿真试验,对限制算法性能的主要因素进行了推导和仿真,并提出针对性的改进策略。为了提升算法速度,提出了自适应增益系数的改进SPGD算法,该算法利用双向指标和自适应的调整增益系数的取值,能够有效提升算法收敛速度,同时避免了算法迭代过程中频繁修改参数设置的操作。在分析激光器各种光束性能指标对SPGD算法光束净化性能影响的基础上,论证了以理想光斑与待校正光斑图像矩阵的相关系数作为优化指标的可行性,再结合自适应增益系数的思想,提出了基于联合指标优化高效算法,该算法采用多指标联合指导迭代方向和步长,通过控制不同指标在不同迭代阶段的权重,实现高效收敛。为了避免算法陷入局部极值的问题,根据各算法特点,提出了基于粒子群算法和SPGD算法的混合优化算法,该算法结合了粒子群算法优秀的全局搜索能力和SPGD算法局部优化的特点,能够有效提升算法速度和收敛效果,增强SPGD算法的全局优化能力。随后,在自适应增益系数思想的启发下,通过引入搜索点的二阶梯度估计值,对迭代步长进行限制,提出了自适应梯度估计修正随机并行梯度下降（AGESPGD）算法,该算法采用二阶收敛的思想,可以加快收敛速度,同时有效抑制了传统SPGD算法收敛至局部极值的问题。最后,对上述提出的算法进行了仿真和实验验证。利用本文搭建无波前光束净化数值仿真系统对上述高效算法进行了仿真验证。仿真结果表明,较传统SPGD算法,联合指标优高效算法有效提升了算法收敛速度和校正效果,自适应梯度估计SPGD算法在提升速度的同时有效抑制了局部极值问题,并提升了算法对搜索步长的鲁棒性。最后搭建k W级混合腔Nd:YAG板条固体激光器光束净化实验系统,开展了无波前光束净化实验研究。首先对联合指标优化高效算法开展实验,实验结果表明,本文提出的高效算法的算法速度和校正效果都远超传统SPGD算法,校正效果媲美有波前光束净化系统,为实现轻小型板条激光器光束净化提供了新思路。随后对自适应梯度估计SPGD算法开展实验研究,该实验通过变形镜拟合实测像差作为输入波前像差,实验结果表明,与传统的SPGD方法相比,AGESPGD方法的校正效果略有提升,算法速度大幅提升。实验验证了该算法是一种高效可行的通用优化算法,有望应用于其他最优化问题的解决。
李亚萍[4]（2021）在《模拟集成电路设计与优化方法研究》文中进行了进一步梳理随着集成电路制造工艺的发展,器件特征尺寸不断减小,非理想效应逐渐凸显,设计难度不断增大。然而,目前市场上缺乏成熟、完备的模拟集成电路自动化设计工具,模拟集成电路的设计主要依靠手工完成,设计效率较低。本文对模拟集成电路的设计与优化方法展开研究,旨在提高模拟集成电路的设计效率,缩短设计周期。模拟集成电路的设计流程包括拓扑选择、电路参数设计、版图设计、制造和测试等步骤。本文针对前两个步骤展开研究。对于拓扑结构的确定,电路设计者一般从现有的拓扑结构库中选择合适的拓扑。目前模拟电路各个模块的拓扑结构种类较多,一般可以满足普通的设计要求。当电路的某些性能要求较高时,电路设计者一方面可以分析和改进电路拓扑结构,另一方面可以优化电路参数以达到设计指标。由于待调参数较多,电路性能和设计变量之间存在高度的非线性关系,加之电路性能指标之间相互影响、相互制衡,设计者需要在多个互相关联的电路指标中反复权衡,手工调试工作重复而繁琐,对于复杂电路更是如此。因此,研究模拟电路参数自动优化方法对于解放人力、降低时间成本具有重要意义。本文从复数带通滤波器的设计与优化入手,研究了复数带通滤波器的设计理论,分析了传统有源RC复数带通滤波器的通带纹波较大的原因,并据此改进了传统有源RC复数带通滤波器的拓扑结构。本文从参数优化的角度研究了模拟电路的自动优化方法。在搜索算法方面,本文研究了全局搜索和局部搜索常用算法的原理及实现;在电路性能评估方面,本文基于SPICE仿真、解析模型和机器学习模型探讨了模拟电路参数优化方法中的优化效率和优化精度问题,并提出了两种新的参数自动优化方法。本文的主要工作如下:（1）为解决传统结构的复数带通滤波器通带纹波较大的问题,推导了运放增益带宽积有限时低通滤波器向复数带通滤波器转化的频谱搬移公式,通过对交叉耦合电阻值进行修正,并引入与交叉耦合电阻并联的电容,实现了对传统有源RC复数带通滤波器的无源补偿,降低了运放有限的增益带宽积对频谱搬移的非线性影响,有效减小了有源RC复数带通滤波器的通带纹波。基于此补偿方法,采用TSMC 0.13μm CMOS工艺设计了一个中心频率为12.24 MHz,带宽为9 MHz,通带纹波小于1 dB的有源RC切比雪夫复数带通滤波器,其仿真及流片测试结果验证了此无源补偿新方法的有效性。（2）分析了基于SPICE仿真的全局搜索和局部搜索相结合的经典优化方法在优化精度和优化时间成本方面的优势与不足,针对其全局搜索阶段SPICE仿真时间成本大、设计空间覆盖率较低的问题,提出了一种解析模型-仿真混合辅助的模拟电路参数优化方法。该方法采用电路解析模型代替SPICE仿真进行全局优化阶段的电路性能评估,实现了对全局设计空间快速搜索;为弥补解析模型精度有限的不足,选取了全局搜索结果中的可能存在最优点的几个区域进行局部搜索以找到最优解。该方法兼具了解析模型的高效率和SPICE仿真的高精度的优势。为验证该方法的有效性和高效性,本文推导了传统拓扑结构五阶复数带通滤波器的解析模型,并采用该方法对五阶复数带通滤波器进行了参数优化,结果表明,该方法可以明显的速度优势获得与经典优化方法相近的优化结果。（3）针对传统的基于SPICE仿真的局部搜索方法需要大量串行仿真、优化效率较低的问题,提出了利用局部机器学习模型代替SPICE仿真进行电路性能评估的模拟电路参数优化方法。该方法包括基于SPICE仿真的遗传算法全局优化和基于机器学习模型的局部优化两部分。在全局优化阶段,该方法基于并行SPICE仿真进行全局搜索。在局部优化阶段,该方法利用并行SPICE仿真获得训练数据并训练机器学习模型,然后利用该机器学习模型代替SPICE仿真来评估电路性能,从而将局部搜索所需的串行仿真转化为并行仿真,使局部优化也能充分利用并行计算资源,减少了优化所需时间。（4）完成了二级轨到轨运放、五阶有源RC切比雪夫复数带通滤波器和三级运放的参数优化。在此过程中,对比了模拟电路参数优化领域两种常用优化方法和本论文提出的基于局部机器学习模型的优化方法在优化效率和优化结果方面的差异,得出如下结论:基于SPICE仿真的遗传算法全局优化方法的优化效率最高,但搜索能力弱于其他两种方法;基于SPICE仿真的全局和局部搜索相结合的经典优化方法可以获得最优的结果,但优化效率较低;本论文提出的结合基于SPICE仿真的遗传算法全局优化和基于机器学习模型局部优化的优化方法可以用少于三分之一的时间获得与经典方法相比拟的结果。本文的主要创新点如下:（1）提出了一种有源RC复数带通滤波器的无源补偿方法。通过引入与交叉耦合电阻并联的电容,并对交叉耦合电阻值进行修正,有效减小了有源RC复数带通滤波器的通带纹波。（2）提出了一种解析模型-仿真混合辅助的模拟电路参数优化方法。在全局优化基于解析模型穷举搜索,实现了对全局搜索空间速度较快、较为充分的搜索。全局搜索的输出选取几个较优区域基于SPICE仿真局部搜索,提高了解的精度。（3）提出了一种基于仿真的遗传算法全局优化和基于机器学习模型的局部优化相结合的模拟电路参数优化方法。在局部优化中采用并行仿真产生机器学习模型训练数据,并基于机器学习模型进行局部搜索,解决了基于仿真的局部优化方法需要大量串行仿真导致的耗时较长的问题。
董璐璐[5]（2020）在《新型Nd:SrLaAlO4晶体的激光特性测量及在甲烷检测中的应用研究》文中提出自世界第一台红宝石激光器诞生以来,激光器件已在国家安全、前沿科学研究、大气监测、医学治疗及精密工业加工等领域展现出不可替代性。全固态激光器因体积小、稳定性高等特点,在高脉冲能量、高峰值功率品质要求方面成为激光器件研究的重点。不同的激光运转方式对激光增益介质提出的要求不同,如高功率连续波激光器要求增益介质具有较大的发射截面和较高的热导率;调Q激光器要求其具有较长的上能级寿命;超快激光器要求其具备超宽的增益带宽等。因此,探索和研究具备优异物化、机械、光谱等特性的新型激光增益介质的研究工作成为材料和激光技术领域的研究热点之一。本论文以新型Nd:SrLaAlO4晶体为研究对象,通过探索生长工艺,制备出了高质量单晶,全面测量其热学和光谱等物化性质,系统地研究了 Nd:SrLaAlO4晶体连续波、调Q、宽带可调谐及飞秒激光器件特性。在此基础上,利用光参量振荡技术（OPO）,实现了中红外波段可调谐激光输出,并通过搭建气体检测系统,实现了对大气中CH4浓度的高准确度快速检测。取得的研究成果如下:（1）探索晶体生长工艺,制备了高质量Nd:SrLaAlO4单晶,对晶体的热学及偏振光谱特性进行了系统测量与表征。通过对密度、比热、热膨胀和热扩散等系数的测量,计算得到晶体热导率为4.67 W/（m·K）,该数值接近商用Nd:YVO4晶体的热导率;测量了晶体的偏振吸收和发射光谱,并利用J-O理论计算得到其偏振吸收和发射截面,该晶体在1.07μm处其受激发射截面为5.5× 10-20cm2,发射半峰宽约为34 nm。测量结果表明,Nd:SrLaAlO4晶体是一种优异的激光增益介质,适合于波长可调谐和超快激光器件。（2）研究了 Nd:SrLaAlO4晶体的连续波及调Q激光输出特性。在连续波激光运转下,测量得到最大输出功率为3.54 W,光-光转换效率达到46.4%。以Cr4+:YAG晶体作为可饱和吸收体,实现了重复频率48.5 kHz,脉冲宽度12.6 ns的调Q脉冲激光输出;利用液相剥离法制备了新型ReSe2可饱和吸收镜,测量其Raman光谱、AFM微观形貌及非线性可饱和吸收特性,并实现了多层ReSe2可饱和吸收的高重频脉冲激光输出,测量得到最高脉冲重复频率和最短脉冲宽度分别为553 kHz和109 ns,表明二维ReSe2电子-空穴的超快驰豫时间有利于产生高重复频率脉冲激光。（3）系统测量了 Nd:SrLaAlO4晶体可调谐激光的波长调谐范围及输出功率。在输出镜透过率为3%时,获得了 1063-1095 nm的调谐激光输出,调谐范围达到32 nm,最高输出功率为1.49 W。实验结果表明通过双折射滤光片来调节腔内不同纵膜损耗,Nd:SrLaAlO4晶体可以实现稳定的双波长及三波长激光输出,从而在差频产生太赫兹波方面具有很好的应用潜力。（4）研究了 Nd:SrLaAlO4晶体超快激光输出特性。通过合理设计谐振腔结构,优化腔内色散补偿量,成功实现了 Nd:SrLaAlO4晶体飞秒超快激光输出,测量得超短脉冲宽度为458 fs,最大输出功率为520 mW,脉冲重复频率为78.5 MHz。（5）以Nd:SrLaAlO4晶体调Q激光作为泵浦源,搭建了中红外波段激光气体检测系统,成功实现了大气中CH4气体浓度的高准确度、快速检测。测得大气中甲烷的平均浓度为1.90ppm,标准差为0.03 ppm。此外,该中红外波长可调谐激光光源还可以进一步实现对其他气体（CO、CO2等）的浓度检测。
崔庆哲[6]（2020）在《2.79微米高重频声光调QEr:YSGG激光器及牙硬组织消融研究》文中进行了进一步梳理中红外3 μm激光器的波长在水的吸收峰与红外光谱指纹区内,在生物医疗、科研以及军事等领域有着广泛的应用,已经成为激光器领域的研究热点与重点之一。调Q技术是获得窄脉冲宽度、高峰值功率的脉冲激光输出的主要技术手段。其中Er:YSGG激光晶体具有较长的上能级寿命以及较高的上转换效率,具有更低的阈值与更高的斜率效率,是获得调Q 2.79μm激光的主要激光晶体之一。目前高重频2.79μm声光调Q激光器存在两个主要问题:一是缺乏同时具有高热导系数、高损伤阈值、低振荡阈值的高质量激光晶体,在泵浦过程中产生的热透镜效应与热致双折射效应严重影响着光斑质量与脉冲能量;二是缺乏低插入损耗、高损伤阈值以及高衍射效率的声光调Q器件。同时,静态与调Q铒激光在人牙硬组织消融过程中的安全性有待进一步实验验证。针对以上问题,本论文开展了高重复频率声光调QEr:YSGG2.79μm激光器的研制,并进行了激光消融人牙硬组织的实验研究。本论文的具体研究内容如下:1.通过对激光器谐振腔进行腔形设计,使具有强热透镜效应的LD侧泵Er:YSGG激光器工作在稳定区内,同时提高腔内模体积以增加激光器的输出能量。选用TeO2晶体制成的声光调Q开关,可以有效对腔内损耗进行周期性调制,从而输出调Q激光脉冲。在重复频率100Hz的工作条件下获得了脉宽76ns、脉冲能量1mJ的调Q激光输出,获得了2.79μm高峰值功率高重复频率调Q激光光源。2.利用Abaqus软件对不同脉冲宽度激光牙硬组织消融温度场以及应力场分布进行了计算仿真,计算使用了基于改变有限元单元物理参数的生死单元技术,得到了消融区不同位置处温度与热应力随时间的变化曲线。发现通过缩短激光的脉冲宽度,可以有效控制热损伤范围,调Q激光在消融安全性方面具有优势。激光在消融过程中产生的热效应,在消融区会有热应力的产生,存在着机械损伤的潜在风险。在临床应用中尤其在治疗患牙时应控制激光的脉冲能量以减小消融过程中产生的应力。3.通过实验探究了铒激光牙硬组织消融特性。利用静态铒激光器研究了激光脉冲宽度对消融阈值以及消融后牙硬组织微结构的影响,观察到激光对人牙本质的消融阈值随着激光脉冲宽度的增加呈现逐渐增大的趋势,同时还观察到高能量密度消融实验中牙小管封闭以及牙本质熔融现象。4.利用调Q铒激光器研究了水雾对调Q激光消融阈值与消融形貌的影响,实验结果表明,随着水雾流量的增加,调Q激光对人牙本质的消融阈值与损伤阈值呈现逐渐升高趋势。牙小管在有水雾冷却条件下更易开放。5.利用高重频调Q铒激光器在调Q和静态激光模式下辐照人离体牙齿,证明了高重频调Q激光在提高消融效率与形貌方面具有优势。通过热电偶测量消融过程中牙髓腔温度,结果表明与静态激光相比,调Q激光消融过程中的牙髓腔的温度低于42℃,保证了牙髓组织的生物活性。
马聪宇[7]（2020）在《2-3μm波段CNGS类激光晶体的探索及物化性能研究》文中进行了进一步梳理伴随着激光技术越来越多的进入到人类生活的方方面面,科研工作者对于激光技术的研究也越来越广泛与深入。其中处于固体激光核心地位的激光增益介质对于激光器的激光性能起着至关重要的作用。增益介质的基质材料作为激活离子的载体决定了激活离子能否顺利且有效的进入激光材料,并且也决定了激光材料的热学性能、基本理化性能等;而作为介质发光中心的激活离子由于自身具有丰富的能级以及特征的核外电子排布,可通过能级跃迁向外界辐射能量,进而决定着激光材料的光谱特性。LGS（La3Ga5SiO14）晶体及其同型化合物是一类具有优异性能的压电材料。这些电学上的特点也引起了人们对于探索该类晶体能否成为具有多功能性的全固态激光器件的强烈兴趣。其中LGS系列晶体存在一类由两个或两个以上原子占据同一氧配位体的有序构型-CNGS晶体。CNGS晶体属三方晶系,32点群,P321空间群,非中心对称结构,因此由其结构特点可判断CNGS晶体在非线性光学上也具有潜在的应用价值。相比于LGS晶体,CNGS具有Ga元素含量低、优良的理化性质、良好的机械性能以及易于生长的特点。目前2-3 μm激光在当今社会的应用非常广泛。其中Tm3+在2 μm附近对应于3F4→3H6的能级跃迁,在800 nm附近对应有3H6-→3H4的谱线跃迁,其吸收带覆盖商用LD二极管泵浦的波长范围。Tm3+的电子可吸收LD泵浦至3H4能级,并会以无辐射弛豫的方式跃迁到3F4上激光能级以形成粒子数反转,大大提高了离子的量子效率。此外,Tm3+离子具有相对较长的激光上能级寿命,是典型的三能级系统,并且Tm3+激光器还是重要的可调谐激光光源。而在2.5-3 μm波长范围内,Er3+掺杂晶体由于4I11/2→→4I13/2的能级跃迁能够辐射2.8μm的中红外激光输出,Ho3+掺杂晶体由于5I6→→5I7的能级跃迁能够辐射2.8-3 μm的中红外激光输出。针对以上提及的问题及研究背景,本论文将CNGS晶体这一具有潜在多功能特性的光电材料结合稀土离子复杂能级的发光特性,以探索和研究该材料在近红外至中红外2-3 μm的光谱以及激光性能,其主要研究内容如下:1.Re:CNGS（Re=Tm,Er,Ho/Pr,Ho/Pr/Yb）晶体的提拉法生长工艺研究本论文利用提拉法分别生长了高质量单掺5 at.%Tm3+:CNGS、较高单掺浓度15 at.%Er3+:CNGS、共掺 1 at.%Ho3+/0.5 at.%Pr3+:CNGS 以及共掺 5 at.%Yb3+/1 at.%H03+/0.5 at.%Pr3+:CNGS晶体,对不同掺杂晶体的生长工艺进行了探索。在晶体生长过程中,我们在化学组份上对CNGS中Ca2+、Nb5+等阳离子格位进行调整,对温场进行改进,同时对课题组之前的CNGS晶体提拉法生长工艺的原料配比、固相合成方法以及生长工艺参数进行优化,通过合理调节生长气氛以及晶体尺寸,对每次晶体的生长条件以及晶体缺陷进行了分析,最终生长出了高质量稀土离子掺杂CNGS单晶。2.Re:CNGS（Re=Tm,Er,Ho/Pr,Ho/Pr/Yb）晶体结构与基本性能表征论文中我们分别对Tm:CNGS、Ho/Pr:CNGS和Yb/Ho/Pr:CNGS晶体的理论密度和实际密度进行了测量和计算,总体上CNGS的掺杂浓度与其密度呈现出正相关的关系。利用粉末衍射XPRD对晶体的物相进行了分析,确定了稀土掺杂后生长晶体与纯基质晶体的基本结构一致性,同时利用高分辨X射线衍射确定了晶体具有较高的结晶质量,并进一步拟合出了 Tm:CNGS、Ho/Pr:CNGS和Yb/Ho/Pr:CNGS 晶体的晶胞参数分别为 a=b=8.080A,c=4.996A,V=282.47A3、a=b=8.088A,c=4.980A,V=282.181A3与 a=b=8.078A,c=4.9920A,V=282.1081A3。利用Rietveld方法对Ho/Pr:CNGS晶体的结构进行了解析,得到了晶胞结构中的各原子坐标、原子间距、平均键长等数据,为后续的理论计算工作做了准备。最后,通过对生长晶体化学组份以及晶体生长质量的研究,确定了晶体稀土离子掺杂后各离子的掺杂浓度以及分凝系数。3.晶体热学性质的表征与研究作为固体激光增益介质,良好的热学性质是晶体至关重要的属性。介质具有较好的热学性能可以防止晶体在激光震荡时产生例如热透镜效应、介质开裂、光束质量差、多模输出等不利的影响。本论文对Tm:CNGS晶体的热扩散、比热、线性热膨胀进行了测试。计算得到了 Re:CNGS晶体的理论摩尔比热Cv为440.6J/（k·mol）,Tm:CNGS的测量定压比热Cp为0.662]·g-1·K-1,略低于纯 CNGS 晶体的 0.578 J.g-1·K-1,而 Ho/Pr:CNGS 和 Yb/Ho/Pr:CNGS 晶体的比热相对于纯CNGS有所减小。同时,论文对Tm:CNGS晶体的热膨胀性质进行了研究,Tm:CNGS沿物理学X、Z轴的线性热膨胀系数分别为αX=5.88×10-6 K-1与αZ=7.07×10-6 K-1,与纯CNGS相比Tm:CNGS在温度升高时的热膨胀各向异性要更加明显。相比于钒酸盐体系与硼酸盐体系,Tm:CNGS具有较小的热膨胀系数与热膨胀各向异性。在热导率方面,Tm:CNGS晶体的热扩散系数随温度变化幅度较小,但总体趋势表现为温度越高,晶体的热扩散系数越小。300℃时,Tm:CNGS晶体在X方向和Z方向上的热扩散系数λx和λz分别为0.686 mm2 s-1和 0.773 mm2 s-1,热扩散系数分别为 κx=2.963 W/m·K,κZ=3.338 W/m·K。4.Tm:CNGS晶体的光谱性能表征与研究基于Tm3+在2μm的荧光特性,本论文对Tm:CNGS的吸收光谱、荧光光谱以及激光能级寿命进行了测量,最后对Tm:CNGS的连续激光性能进行了表征。对于Tm:CNGS的吸收特性,从400nm至2000nm区间,Tm:CNGS的非偏振吸收光谱在685 nm、793 nm、1211 nm和1669 nm处有强的吸收峰,对应于Tm3+的3H6→3H4能级跃迁,且位于商用LD泵浦源输出波长793 nm处的吸收系数、FWHM和吸收截面分别为2.96 cm-1、15 nm和5.01 × 10-21 cm2。在荧光特性方面,在1888 nm附近的发射峰具有最大的荧光强度,其FWHM约为164nm,且对应于Tm3+的3F4→3H6跃迁2 μm附近的荧光衰减约为2.345 ms。5.Tm:CNGS晶体的连续激光性能表征与研究在Tm:CNGS连续激光的测试中,调节泵浦源与谐振腔参数为纤芯直径100μm、聚焦系统1:2、输入镜IM为R=-200 mm,Toc=5%时可获得最优输出,当泵浦功率为5 W时,可获得最大功率为740mW的2 μm近红外激光震荡,其最大光转换效率为14%,斜率效率为17.07%。
崔文达[8]（2018）在《掺稀土离子新型薄层激光器研究》文中认为半导体泵浦高能全固态激光器在基础科学、国防、工业加工和环境监测等领域有广泛的应用,增益层厚度在微纳尺度的固体激光器具有高比表面积,散热速度快,有潜力实现百kW级平均功率输出。本论文以全固态薄层激光器为研究对象,关注端面泵浦和表面垂直泵浦两种结构,前者的典型代表为平面波导陶瓷激光器,流延成型技术具有精度高、厚度可控、可续化生产等特点,可制备大面积平面波导陶瓷,对此类陶瓷平面波导激光特性的研究具有十分重要的意义;后者兼容大模场面积和高光束质量,有潜力实现更高功率和光束质量输出,但有限的吸收和增益厚度限制了此类激光器的发展,突破增益层厚度瓶颈对其实现高功率和高效率输出十分重要。本文首先基于非水基流延成型技术制备了YAG/Yb:YAG/YAG平面波导样品,陶瓷烧结过程中Yb离子的扩散使得样品具有天然的渐变折射率波导结构,针对这一特性,采用广角束传播方法（Wide-Angle BPM）建立了低光束质量半导体泵浦光在渐变折射率波导中的传输模型,全面评估了渐变折射率陶瓷平面波导的泵浦效率和出光特性。在波导样品参数确定的前提下,优化了泵浦光聚焦参数。此模型可用于优化其他平面波导结构的泵浦效率,并用于评估不同的泵浦源。搭建了基于流延法的小型平面波导陶瓷激光器,实现了连续光58W输出,温升控制在50K左右,光光效率……。为提高表面反射式泵浦出光激光器性能,本文设计了一种含光栅波导结构的薄层激光器,并基于严格耦合波理论进行了数值模拟计算。本文发现通过优化光栅基底和膜层参数,使泵浦光和激射光同时产生导模共振（GMR）效应,其结果是一方面使泵浦光的受激吸收和辐射得到明显增强,另一方面可利用其高反射特性构建谐振腔,实现特定角度的反射式泵浦出光。本文详细讨论了光栅波导结构的等效吸收截面、Purcell系数等参数,结合速率方程理论,分析了实现GMR效应时激光器的性能变化,结果表明经过优化设计的微纳结构可以有效地提高反射式薄膜激光器的效率,同时光场局域化效应也将影响激光器的时间响应特征。根据数值计算,光栅波导薄层激光器要求光栅与增益层具有显着的折射率差,且最好增益层折射率大于光栅基底。本文定制石英基底光栅,为提高增益层折射率,本文将平均粒径10 nm Nd2O3纳米颗粒和3 nm的TiO2颗粒混合,通过改变两种纳米颗粒的体积分数可以灵活调整增益层的等效折射率,同时有效降低了散射损耗。本文搭建了测试光栅波导结构受激吸收和辐射增强效应的平台,验证了光栅波导结构的GMR效应对受激吸收和发射的增强作用,为实现反射式泵浦薄膜激光器出光奠定了基础。本文最后基于光栅波导结构放大器,设计了一种实现更高功率的全固态激光输出的反射式泵浦放大架构,确定了基本模块的设计参数,以实现兆瓦级功率输出为目标,推算了系统参数。
周延[9]（2017）在《1微米固态激光器中的新材料锁模及新散热构型激光特性研究》文中研究表明作为光子学材料的一个组成部分,低维纳米材料在固态激光器中有着重要的研究意义。低维纳米材料指的是维数低于三维的纳米材料,包括零维纳米材料（纳米晶体或量子点）、一维纳米材料（纳米线或纳米杆）和二维纳米材料（纳米层）。低维纳米材料中的电子被局限在有限的维度（或空间）内,所以当激光与低维纳米材料发生相互作用时会表现出很多有趣的非线性光学现象,比如饱和吸收特性、双光子以及三光子吸收特性等。在低维纳米材料中,二维材料被广泛应用在光电子器件领域,比如制成光调制器和场效应管。二维材料包括石墨烯、氮化硼（BN）、拓扑绝缘体、过渡金属硫硒化物（TMDCs）、黑磷等材料。而对于维数更低的纳米材料,比如某些量子点材料,由于具有较高的发光效率,经常被用于太阳能电池、液晶显示器（LCD）、发光二极管（LED）等行业中。在固态激光器（包括固体激光器和光纤激光器）领域中,光纤激光器具有散热效率高、结构简单、抗干扰能力强等优点,而固体激光器具有输出功率高（对于最小激光单元而言）、光束质量优良的特性。因而固态激光器被广泛应用在军事、医疗、材料加工、科研等领域。在某些条件下,低维纳米材料可以作为饱和吸收体应用在固态激光器中,从而获得高脉冲能量、短脉宽以及波长可调谐的激光输出。碳化硅（SiC）是一种半导体材料,具有高热导率和高硬度的碳化硅晶片可以作为导热材料应用在固体激光器中,对增益介质进行有效地散热。碳化硅在高功率、高光束质量、结构紧凑的固体激光系统中具有很好的应用前景。激光增益介质（比如掺镱钇铝石榴石）在高功率（或高能量）固体激光系统中,不可避免地会伴随着一些热现象,热透镜效应就是其中的一种。为了能够尽量减小热透镜效应所带来的损害,我们提出了一种零热透镜效应激光器新构型。该结构激光器利用掺镱钇铝石榴石薄片作为激光增益介质,氦气作为冷却介质。与传统的转盘激光器相比,我们通过利用双面冷却和高速旋转的转盘（或采用碟片）,可以将激光增益介质中的热透镜效应进一步降低甚至消除。
李敏[10]（2017）在《面向高功率高能激光应用的三场正交“激光增益芯片”关键技术研究》文中提出高功率高能固体激光系统在国家安全、工业加工、重大装备、科学研究、设施、医疗与卫生等重大领域具有极其广阔的应用前景。追逐更高效率、更高功率、更高光束品质、更高可靠性、更加紧凑的系统结构以及多体制运行模式一直是高功率高能固体激光研究与发展的主要目标与趋势。无论是面向聚变能源以及高能量密度物理研究的高峰值功率固体激光系统,还是面向激光武器等军事应用的高能固体激光系统,在确保主要性能的前提下,如何有效管控系统热效应,如何实现系统结构模块化、通用化、紧凑化以及可定标放大,已成为未来发展中亟待解决的重大问题。论文系统地梳理了高峰值功率固体激光系统中功率和效率持续提升的四大受限条件,即增益受限、热负载受限、功率负载受限和通量负载受限,分析了各自的影响因素,并半定量地给出了高峰值功率激光系统的设计区间。这部分内容主要体现在论文的第二章。基于固体激光增益介质抽运与储能特性,以及介质中热效应产生机理、影响与管控规律,结合未来重频与连续运行模式的两类高功率高能固体激光系统的性能需求,论文提出了基于抽运场、冷却场和激光场相互正交的“激光增益芯片”的新概念,作为未来先进高功率高能固体激光系统中增益单元的“基准”模块。“激光增益芯片”具有较高的功能集成度,“横向”可适度调整工作口径,“纵向”可扩展调整增益单元的总增益。论文系统地分析了集抽运、冷却、激光于一体的“激光增益芯片”概念模型的基本特征、潜在特点以及技术受限条件。在该模型中,增益介质呈片状结构,两个边缘面抽运,流体冷却两个光学界面,激光束自由传输与放大;激光场、冷却场和抽运场围绕增益介质在空域构成三维正交的基本模式。论文构建了“激光增益芯片”研究框架,为该模型的具体应用、“激光增益芯片”结构设计和系统集成奠定了基础;提出了基于带状波导实现“激光增益芯片”高亮度边缘抽运的新方法;分析了增益芯片基于“三场垂直正交,横向渐变掺杂”技术特点;阐述了在对未来系统应用中实现“纵向增益扩展”和“单元模块设计”的潜在优势。这部分内容主要分布于第三章。系统地研究了边缘抽运模式对“激光增益芯片”增益均匀性的影响,提出了基于增益介质“横向”渐变掺杂有效推升增益均匀性的新方法。首次研究、建立了双向边缘抽运条件下,四能级和准三能级两种激活离子获得均匀增益的解析和数值模型,并将渐变掺杂的方法扩展到了连续、长脉冲抽运和短脉冲抽运三类工作模式;利用基于光线追迹所建立的三维储能模型,证明了脉冲抽运情况下一维渐变掺杂方法的可行性。以Yb:YAG介质为例,仿真结果表明短脉冲抽运时的增益均匀性优于较长脉冲抽运的情况。此外,仿真结果表明,短脉冲抽运不仅降低了自发辐射的损耗,而且也降低了放大的自发辐射的损耗,并有效降低了激光系统内的热负载。这部分内容主要分布于第四章。系统地研究了流体冷却“激光增益芯片”光学界面的相关问题,重点研究了“激光增益芯片”热效应和流体场对激光场的影响。基于热力学和流-固耦合模型,采用有限元分析的方法,重点讨论了气体冷却煤质在不同冷却条件（温度、流速）下的散热能力。针对Yb:YAG介质,定量地给出了氦气冷却下“激光增益芯片”热效应所引起的波前畸变和退偏损耗。针对激光束横穿流场的特点,分析了流场对激光波前畸变的影响,结果表明气体的流场对激光束波前质量影响较小。此外,初步讨论了液体冷却的散热能力。这部分内容主要分布于第五章。系统地研究了“激光增益芯片”与激光系统的关联关系。针对脉冲、重频运行体制高功率激光系统输出特性的基本要求,首次建立了含损耗脉冲时域交叠的解析和数值模型,讨论了脉冲交叠效应对激光能量抽取和时间波形畸变的影响,完善了激光脉冲放大的理论模型,对设计紧凑型激光放大器具有重要意义。这部分内容主要分布于第六章。基于三场正交“激光增益芯片”的新概念,完成了千焦耳级ns固体（Yb:YAG）激光系统概念研究与设计。与“传统”技术途径比较,由于采用了边缘抽运模式,大幅度提升了“激光增益芯片”的抽运功率亮度;实现了短脉冲抽运,提高了介质的储能效率。采用横向渐变掺杂设计,较大幅度地提升了“激光增益芯片”内部的横向增益均匀性,调制度（增益峰值与其平均值之比）约为1.017,满足聚变能源驱动器对增益均匀性的要求。结合多程放大技术的合理应用,系统输出能量达1.1 kJ,光-光效率达43.3%,为先进强辐射系统的抽运激光光源可行性论证以及未来聚变能源驱动器的概念研究提供坚实的技术支撑。这部分内容主要分布于第六章。
二、固体激活元件增益的空间中和（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、固体激活元件增益的空间中和（论文提纲范文）
（1）“神奇”的稀土激光材料（论文提纲范文）
| 1 激光的“神奇” |
| 1.1“神奇”在哪里 |
| 1.2“激光器”的问世 |
| 1.3“激光器”的原理 |
| 2“神奇”的稀土激光材料 |
| 2.1 激光材料为何物 |
| 2.2 稀土激光材料为何物 |
| 2.3 稀土激光材料的原理 |
| 2.4 稀土激光材料的“家族” |
| 3 激光的“神奇”用途 |
| 3.1 医学领域的“神奇” |
| 3.2 军事领域的“神奇” |
| 3.3 通信领域的“神奇” |
| 3.4 工业和加工领域的“神奇” |
| 4 我国的“激光神奇” |
| 5 结语 |
（2）低维镉系半导体纳米材料的结构调控及光学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的与意义 |
| 1.2 低维半导体纳米材料的光学特性 |
| 1.2.1 胶体半导体量子点的光学特性 |
| 1.2.2 核壳异质结构对光学特性的影响 |
| 1.2.3 低维纳米材料的形貌对光学特性的影响 |
| 1.2.4 低维半导体纳米材料光学增益特性 |
| 1.3 低维半导体纳米材料的应用 |
| 1.3.1 发光二极管应用 |
| 1.3.2 微纳激光器应用 |
| 1.3.3 光电转化及光催化应用 |
| 1.4 研究现状分析 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 单层核壳量子点发光及波导性质研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 CdSe/CdS核壳量子点的制备与表征 |
| 2.3 量子点掺杂的聚合物微纤维的制备 |
| 2.4 量子点掺杂聚合物微纤维的波导光学特性研究 |
| 2.4.1 聚合物微纤维的波导模型 |
| 2.4.2 量子点聚合物微纤维的波导性质研究 |
| 2.5 LED激发的量子点有源光波导结构 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 多层核壳量子点光学特性及激射研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 ZnS包覆CdSe/CdS多层核壳量子点的制备与表征 |
| 3.3 CdSe/CdS/ZnS多层核壳量子点的光学特性研究 |
| 3.3.1 变温光致发光光谱研究 |
| 3.3.2 光致发光稳定性研究 |
| 3.4 CdSe/CdS/ZnS激光应用研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 梯度合金核壳量子点光学增益特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 梯度合金核壳量子点的制备与表征 |
| 4.2.1 三种核壳结构量子点的制备 |
| 4.2.2 三种核壳结构量子点的表征 |
| 4.3 俄歇复合过程研究 |
| 4.3.1 量子点中的俄歇复合过程 |
| 4.3.2 量子点中平均激子数量的确定 |
| 4.3.3 双激子俄歇复合寿命的计算 |
| 4.4 放大自发辐射研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 二维硒化镉纳米片表面相关光学特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 CdSe纳米片的制备与表征 |
| 5.2.1 CdSe纳米片的制备 |
| 5.2.2 CdSe纳米片的表征 |
| 5.3 CdSe纳米片的光学特性研究 |
| 5.3.1 CdSe纳米片的变温光谱研究 |
| 5.3.2 CdSe纳米片的低温光谱研究 |
| 5.3.3 有机物包覆钝化的低温光谱研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）基于自适应光学的混合腔板条固体激光器光束质量控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 固体激光器的研究进展 |
| 1.2.1 激光原理概述 |
| 1.2.2 固体激光器结构 |
| 1.2.3 限制固体激光器的因素 |
| 1.2.4 提升固体激光器性能的方法 |
| 1.3 自适应光学光束净化技术概述 |
| 1.4 无波前光束净化系统 |
| 1.4.1 无波前光束净化基本原理 |
| 1.4.2 无波前光束净化系统存在的问题 |
| 1.5 论文研究内容及结构 |
| 第2章 混合腔板条固体激光器结构及像差特性分析 |
| 2.1 脉冲板条固体激光器结构 |
| 2.2 板条固体激光器像差测量及特性分析 |
| 2.2.1 波前像差重构算法 |
| 2.2.2 系统像差特性分析 |
| 2.3 基于自适应光学的板条固体激光器光束净化仿真研究 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 板条固体激光器无波前光束净化系统模型及常用算法介绍 |
| 3.1 无波前寻优算法性能评价指标 |
| 3.2 常用的无波前寻优算法介绍 |
| 3.2.1 爬山法 |
| 3.2.2 遗传算法 |
| 3.2.3 粒子群算法 |
| 3.2.4 模拟退火算法 |
| 3.2.5 随机并行梯度下降算法 |
| 3.3 无波前光束净化系统模型 |
| 3.3.1 无波前光束净化数学模型 |
| 3.3.2 无波前光束净化系统数值仿真模型 |
| 3.3.3 各无波前寻优算法仿真试验结果 |
| 3.3.4 讨论与分析 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 无波前光束净化高效寻优算法理论研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于SPGD算法的高效寻优算法研究 |
| 4.2.1 优化参数数目对SPGD算法的影响 |
| 4.2.2 自适应增益系数SPGD算法 |
| 4.2.3 基于联合指标优化的高效SPGD算法 |
| 4.2.4 自适应梯度估计SPGD算法 |
| 4.2.5 基于粒子群算法和SPGD算法的混合优化算法 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 kW级混合腔板条固体激光无波前光束净化实验研究 |
| 5.1 k W级混合腔Nd:YAG板条固体激光器光束净化实验系统设计 |
| 5.1.1 搭建无波前光束净化实验系统 |
| 5.1.2 远场成像系统的噪声分析 |
| 5.2 高效无波前寻优算法验证实验 |
| 5.2.1 联合指标优化高效算法实验研究 |
| 5.2.2 自适应梯度估计SPGD算法原理实验研究 |
| 5.3 小结与讨论 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文的主要研究内容 |
| 6.2 本文的主要创新点 |
| 6.3 后续工作的展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）模拟集成电路设计与优化方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于知识的模拟电路设计与优化方法 |
| 1.2.2 基于优化的模拟电路设计与优化方法 |
| 1.3 论文内容及结构 |
| 1.3.1 存在的问题 |
| 1.3.2 论文主要内容安排 |
| 第二章 复数带通滤波器改进拓扑结构的设计与优化 |
| 2.1 复数带通滤波器的研究与设计 |
| 2.1.1 复数带通滤波器的应用背景 |
| 2.1.2 复数带通滤波器的实现原理 |
| 2.1.3 传统五阶有源RC复数带通滤波器的设计 |
| 2.2 五阶有源RC复数带通滤波器拓扑结构的改进 |
| 2.3 实验与分析 |
| 2.4 本章小节 |
| 第三章 解析模型-SPICE仿真混合辅助的模拟电路参数优化 |
| 3.1 常用的全局搜索算法 |
| 3.1.1 遗传算法 |
| 3.1.2 模拟退火算法 |
| 3.1.3 粒子群优化算法 |
| 3.1.4 其他常用的全局优化算法 |
| 3.2 常用的局部搜索算法 |
| 3.2.1 坐标轮换法 |
| 3.2.2 最速下降法 |
| 3.2.3 单纯形法 |
| 3.2.4 其他常用的局部搜索算法 |
| 3.3 基于仿真的结合全局和局部搜索的模拟电路参数优化方法 |
| 3.3.1 遗传算法初始种群的产生 |
| 3.3.2 遗传算法适应度函数的确定 |
| 3.3.3 遗传算法的基本操作 |
| 3.3.4 基于仿真的局部搜索 |
| 3.3.5 基于仿真的全局搜索方法存在的问题 |
| 3.4 解析模型-SPICE仿真混合辅助的模拟电路参数优化方法 |
| 3.4.1 基于解析模型的全局搜索 |
| 3.4.2 基于仿真的局部搜索 |
| 3.4.3 优化实例及结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于遗传算法和机器学习的模拟电路参数优化 |
| 4.1 机器学习技术概述 |
| 4.1.1 机器学习技术分类 |
| 4.1.2 模拟电路参数优化常用的机器学习技术 |
| 4.1.3 影响机器学习模型精度的因素 |
| 4.2 人工神经网络概述 |
| 4.2.1 人工神经网络简介 |
| 4.2.2 BP神经网络简介 |
| 4.2.3 BP神经网络在模拟电路参数优化中的应用 |
| 4.3 基于遗传算法和机器学习的模拟电路参数优化方法 |
| 4.3.1 基于遗传算法和机器学习的模拟电路参数优化方法概述 |
| 4.3.2 基于遗传算法和机器学习的模拟电路参数优化方法实现 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 模拟电路参数优化方法的案例分析 |
| 5.1 电路优化中ANN模型的构建 |
| 5.1.1 ANN模型的配置 |
| 5.1.2 ANN模型与其他机器学习模型的性能比较 |
| 5.2 二级轨到轨运放的参数优化 |
| 5.3 五阶有源RC复数带通滤波器的参数优化 |
| 5.4 三级运放的设计与参数优化 |
| 5.4.1 三级运放的设计 |
| 5.4.2 三级运放的参数优化 |
| 5.5 关于数据平坦度对模型精度影响的讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的的学术成果及奖励 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）新型Nd:SrLaAlO4晶体的激光特性测量及在甲烷检测中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 锁模技术 |
| 1.2 锁模激光的发展 |
| 1.3 宽带增益介质 |
| 1.4 论文中相关的饱和吸收体 |
| 1.5 CH_4气体浓度检测技术 |
| 1.6 本论文主要研究内容 |
| 2 Nd:SrLaAlO_4晶体的生长方法及热学、光谱特性测量 |
| 2.1 晶体的生长方法 |
| 2.2 热学性质测量与表征 |
| 2.3 光谱性质测量 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 连续波及调Q激光特性测量 |
| 3.1 被动调Q激光理论 |
| 3.2 Nd:SrLaAlO_4/Cr~(4+):YAG 1.07 μm调Q激光特性测量 |
| 3.3 Nd:SrLaAlO_4/ReSe_2调Q激光特性测量 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 可调谐激光器件设计及调谐特性测量 |
| 4.1 可调谐激光器的实现方法及发展 |
| 4.2 宽带激光输出特性测量 |
| 4.3 Yb,Nd:ScSiO_5晶体可调谐激光器性能表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 超短脉冲的产生及测量 |
| 5.1 克尔效应 |
| 5.2 色散及补偿技术 |
| 5.3 超快激光稳腔设计 |
| 5.4 超快激光器输出特性测量 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 CH_4气体检测应用 |
| 6.1 气体检测方法 |
| 6.2 中红外检测光源的设计与实现 |
| 6.3 甲烷气体远程遥测系统研究 |
| 6.4 甲烷气体遥测实验 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 研究内容和主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 今后研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（6）2.79微米高重频声光调QEr:YSGG激光器及牙硬组织消融研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 3μm固体激光器研究现状 |
| 1.3 3μm激光在生物医学中的应用 |
| 1.3.1 3μm激光在口腔科中的应用 |
| 1.3.2 3μm激光在医学其他领域的应用 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 调Q固体激光器基本原理和设计 |
| 2.1 声光调Q基本原理 |
| 2.2 3μm声光调Q开关 |
| 2.3 激光增益介质的热效应与补偿 |
| 2.3.1 圆柱形激光增益介质温度分布 |
| 2.3.2 圆柱形激光增益介质热应力分布 |
| 2.3.3 圆柱形激光增益介质热透镜效应补偿方法 |
| 2.3.4 圆柱形激光晶体棒的热退偏效应和补偿方法 |
| 2.4 固体激光器的谐振腔设计原理 |
| 2.4.1 空间近轴光线的传播矩阵 |
| 2.4.2 共轴球面腔的谐振腔设计 |
| 2.4.3 谐振腔中基模高斯光束的计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 2.79μm声光调Q激光器的设计方案与实验研究 |
| 3.1 Er:YSGG晶体的热分布仿真 |
| 3.1.1 热分布仿真步骤 |
| 3.1.2 热分布仿真结果 |
| 3.2 2.79μm声光调Q激光器的谐振腔设计 |
| 3.2.1 Er:YSGG激光增益介质热透镜的测量 |
| 3.2.2 强热透镜效应下Er:YSGG激光器谐振腔的设计 |
| 3.3 2.79μm波长TeO_2声光调Q Er:YSGG激光器实验研究 |
| 3.3.1 Er:YSGG激光器泵浦源与TeO_2声光调Q开关 |
| 3.3.2 声光调Q Er:YSGG激光器研制 |
| 3.3.3 声光调Q Er:YSGG激光器实验及结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 牙硬组织消融的仿真计算 |
| 4.1 脉冲激光牙硬组织消融的理论基础 |
| 4.2 脉冲激光牙硬组织消融的计算仿真 |
| 4.2.1 脉冲激光牙硬组织消融温度分布计算仿真 |
| 4.2.2 脉冲激光牙硬组织消融热应力分布计算仿真 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 牙硬组织消融的实验研究 |
| 5.1 激光牙硬组织消融的研究进展及存在的问题 |
| 5.2 Er:YAG激光脉宽对牙硬组织消融特性影响的研究 |
| 5.2.1 激光脉宽对消融阈值的影响 |
| 5.2.2 激光脉宽对消融形貌的影响 |
| 5.3 水雾对调Q Er:YAG激光牙硬组织消融特性影响的实验研究 |
| 5.3.1 水雾对调QEr:YAG激光消融阈值的影响 |
| 5.3.2 水雾对调QEr:YAG激光机械损伤阈值的影响 |
| 5.4 高重频2.79μm调Q激光牙硬组织消融的实验研究 |
| 5.4.1 2.79μm调Q激光重复频率对消融效率的影响 |
| 5.4.2 2.79μm调Q激光重复频率对牙硬组织微结构的影响 |
| 5.4.3 2.79μm调Q与静态激光对牙髓腔温度的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（7）2-3μm波段CNGS类激光晶体的探索及物化性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 固体激光增益介质的现状与发展 |
| 1.2.1 激光玻璃 |
| 1.2.2 激光晶体 |
| 1.2.3 激光陶瓷 |
| 1.2.4 光纤激光 |
| 1.3 掺杂型激光晶体中激活离子的选择 |
| 1.4 2-3μm波段中红外激光晶体的发展与现状 |
| 1.4.1 2-3μm波段激光应用背景 |
| 1.4.2 铥离子掺杂激光晶体的发展 |
| 1.4.3 铒、钬离子掺杂中红外输出激光晶体的研究进展 |
| 1.5 功能型LGS系列激光晶体的研究进展 |
| 1.6 本论文的研究思路、研究内容与研究方法 |
| 参考文献 |
| 第二章 Re:CNGS (Re=Tm,Er,Ho/Pr, Ho/Pr/Yb)晶体的生长 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 提拉法晶体生长的理论基础 |
| 2.2.1 提拉法晶体生长的温场和热量传输 |
| 2.2.2 从能量守恒讨论提拉法晶体的生长工艺 |
| 2.3 晶体生长的实验设备 |
| 2.4 晶体的生长工艺过程 |
| 2.4.1 多晶原料的合成 |
| 2.4.2 温场设计 |
| 2.4.3 晶体生长的工艺 |
| 2.5 提拉法Re:CNGS单晶生长成果与质量分析 |
| 2.5.1 Tm离子掺杂CNGS晶体 |
| 2.5.2 Ho,Pr离子共掺CNGS晶体的生长及工艺的改进 |
| 2.5.3 Ho,Pr,Yb离子共掺CNGS晶体 |
| 2.5.4 高浓度Er~(3+)掺杂CNGS晶体的生长工艺探索 |
| 2.6 晶体的定向与加工 |
| 2.6.1 晶体的定向 |
| 2.6.2 晶体的加工 |
| 2.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 Re:CNGS(Re=Tm,Er,Ho/Pr,Ho/Pr/Yb)的晶体结构与基本性能表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 晶体密度的测量与计算 |
| 3.2.1 晶体的实验测量密度 |
| 3.2.2 晶体的理论密度 |
| 3.3 晶体的化学组份分析 |
| 3.3.1 晶体生长中的分凝现象 |
| 3.3.2 X射线荧光分析XRF |
| 3.4 物相分析与晶体结构解析 |
| 3.4.1 XPRD物相分析 |
| 3.4.2 晶体结构解析 |
| 3.5 晶体生长质量的表征 |
| 3.5.1 高分辨X射线衍射摇摆曲线 |
| 3.5.2 晶体的生长质量 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 Re:CNGS (Re=Tm,Ho/Pr,Yb/Ho/Pr)晶体热学性质的表征与研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验条件及设备 |
| 4.3 比热 |
| 4.3.1 固体的比热与热容 |
| 4.3.2 晶体的测量定压比热 |
| 4.4 晶体的热膨胀 |
| 4.4.1 固体热膨胀的物理本质 |
| 4.4.2 晶体热膨胀的测量 |
| 4.5 晶体的热扩散系数与热导率 |
| 4.5.1 晶体热传导的微观机制 |
| 4.5.2 Tm:CNGS晶体热扩散系数的测量 |
| 4.5.3 Tm:CNGS晶体热导率的计算 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 Tm:CNGS晶体的光谱与激光性能表征与研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Tm:CNGS晶体的光谱特性研究 |
| 5.2.1 晶体的吸收光谱 |
| 5.2.2 晶体的荧光光谱 |
| 5.2.3 晶体的荧光寿命 |
| 5.3 Tm:CNGS晶体的连续激光性能研究 |
| 5.3.1 实验 |
| 5.3.2 连续激光性能分析 |
| 5.4 总结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结 |
| 6.1 主要研究内容与结论 |
| 6.2 本论文创新点 |
| 6.3 有待进一步开展的工作 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间所获奖励 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
| 附发表论文两篇 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（8）掺稀土离子新型薄层激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 薄层增益介质固体激光器典型结构 |
| 1.2 端面泵浦平面波导激光器 |
| 1.2.1 平面波导激光器研究概述 |
| 1.2.2 平面波导激光器的制备 |
| 1.3 垂直于表面出光薄层激光器 |
| 1.3.1 垂直于表面出光薄层激光器研究进展 |
| 1.3.2 新型吸收增强技术研究进展 |
| 1.4 论文研究思路及组织结构 |
| 第二章 端面泵浦YAG/Yb:YAG/YAG波导激光器 |
| 2.1 Yb:YAG波导激光器基本理论 |
| 2.1.1 准三能级速率方程理论 |
| 2.1.2 BPM(Beam-Propagation Method)方法 |
| 2.1.3 热传导模型 |
| 2.2 波导激光器数值模拟 |
| 2.2.1 波导激光器出光特性 |
| 2.2.2 波导激光器泵浦光分布特性 |
| 2.2.3 波导激光器温度特性 |
| 2.3 波导激光器实验研究 |
| 2.3.1 材料制备 |
| 2.3.2 波导激光器出光 |
| 2.3.3 温度特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 表面反射式泵浦Nd离子掺杂薄膜激光器研究 |
| 3.1 表面反射式泵浦增益薄膜吸收增强基本理论 |
| 3.1.1 导模共振理论 |
| 3.1.2 受激辐射和受激吸收增强理论 |
| 3.1.3 严格耦合波方法 |
| 3.2 表面反射式泵浦薄膜吸收增强结构设计 |
| 3.2.1 有序纳米颗粒设计 |
| 3.2.2 无序纳米颗粒设计 |
| 3.3 反射式泵浦薄膜受激辐射特性实验研究 |
| 3.3.1 光栅基底制备 |
| 3.3.2 增益薄膜制备 |
| 3.3.3 光栅波导结构的受激辐射特性 |
| 3.4 表面反射式泵浦薄膜激光器设计 |
| 3.4.1 四能级速率方程理论 |
| 3.4.2 薄膜激光器出光特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 高功率薄膜放大器概念设计 |
| 4.1 表面反射式泵浦放大器基本结构 |
| 4.1.1 准三能级放大器基本结构 |
| 4.1.2 热传导模型 |
| 4.2 表面反射式激光放大器功率定标放大 |
| 4.2.1 微纳结构设计 |
| 4.2.2 激光放大器功率定标放大特性 |
| 4.2.3 激光放大器系统温度特性 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 主要研究内容 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（9）1微米固态激光器中的新材料锁模及新散热构型激光特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 1微米新材料锁模光纤激光器及新散热构型固体激光器的研究意义 |
| 1.2 CsPbX3纳米晶体目前的研究状况介绍 |
| 1.2.1 在可见光谱范围内的调节特性研究 |
| 1.2.2 多光子吸收特性研究 |
| 1.2.3 放大的自发辐射(ASE)特性研究 |
| 1.2.4 作为增益介质应用在耳语模(WGM)激光器和随机激光器中 |
| 1.3 锁模光纤激光器中使用的几种二维纳米材料介绍 |
| 1.3.1 石墨烯 |
| 1.3.2 二硫化钼(MoS2) |
| 1.3.3 黑磷 |
| 1.3.4 氮化碳(CN) |
| 1.4 新型散热结构固体激光器的研究背景 |
| 1.5 本论文的选题意义和结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 CsPbBr_3纳米晶体在全保偏掺镱(Yb)锁模光纤激光器中的应用研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 制备过程和材料表征 |
| 2.3 薄膜的厚度、线性光学吸收系数及饱和吸收的测量 |
| 2.4 作为饱和吸收体应用在一微米全保偏掺镱光纤激光器中 |
| 2.5 工作小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 二维纳米材料氮化碳(CN)在掺镱锁模光纤激光器中的应用研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 制备过程和材料表征 |
| 3.3 线性及非线性光学吸收的测量 |
| 3.4 作为饱和吸收体应用在一微米掺镱锁模光纤激光器中 |
| 3.5 工作小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 掺钕钇铝石榴石－碳化硅(Nd:YAG-SiC)复合结构固体激光技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 复合结构固体激光器的实验光路设计和有关激光传输的反射损耗理论模拟 |
| 4.3 复合结构固体激光器产生正交线偏振激光输出的实验结果 |
| 4.4 工作小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 零热透镜效应固体激光器(TLFL)新构型 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 薄片介质的温度分布和热应力理论分析 |
| 5.3 零热透镜效应固体激光器新构型的提出 |
| 5.4 零热透镜效应固体激光器脉冲激光放大特性模拟 |
| 5.5 零热透镜效应激活反射镜固体激光器新构型 |
| 5.6 工作小结 |
| 参考文献 |
| 未来和展望 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和专利 |
| 致谢 |
（10）面向高功率高能激光应用的三场正交“激光增益芯片”关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 先进固体激光系统应用前景 |
| 1.2 先进固体激光系统的研究现状 |
| 1.2.1 先进高峰值功率固体激光系统的研究现状 |
| 1.2.2 先进高能固体激光系统的研究现状 |
| 1.3 先进固体激光系统的发展趋势 |
| 1.3.1 片状放大结构的倾向 |
| 1.3.2 波导与片的结合 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第二章 先进固体激光系统基本物理问题分析 |
| 2.1 增益受限问题分析 |
| 2.1.1 储能受限 |
| 2.1.2 能量抽取受限 |
| 2.2 热负载受限问题分析 |
| 2.3 功率负载受限问题分析 |
| 2.4 通量负载受限问题分析 |
| 2.5 本章小节 |
| 第三章 三场正交“激光增益芯片”概念研究 |
| 3.1 “激光增益芯片”的概念 |
| 3.2 “激光增益芯片”个性和共性问题分析 |
| 3.2.1 “激光增益芯片”抽运场个性问题分析 |
| 3.2.2 “激光增益芯片”冷却场个性问题分析 |
| 3.2.3 激光场的共性问题分析 |
| 3.2.4 本论文解决的问题 |
| 3.3 本章小节 |
| 第四章 “激光增益芯片”抽运特性研究 |
| 4.1 抽运饱和效应 |
| 4.1.1 四能级系统的抽运饱和效应 |
| 4.1.2 准三能级系统的抽运饱和效应 |
| 4.1.3 双饱和效应的讨论 |
| 4.1.4 Yb:YAG中Yb~(3+)离子简介 |
| 4.2 均匀掺杂储能均匀性分析 |
| 4.3 渐变掺杂增益均匀性分析 |
| 4.3.1 连续抽运模型下介质内增益均匀性[90] |
| 4.3.2 脉冲抽运下介质内增益均匀性 |
| 4.3.3 热沉积分布 |
| 4.3.4 增益和热负载均匀性的平衡 |
| 4.4 本章小节 |
| 第五章 “激光增益芯片”热管理技术研究 |
| 5.1 热效应物理模型 |
| 5.1.1 热传输方程 |
| 5.1.2 一维稳态温度分布 |
| 5.1.3 应力与应变 |
| 5.1.4 退偏损耗 |
| 5.1.5 热致波前畸变 |
| 5.2 实际氦气冷却 |
| 5.2.1 热-固-流共轭传热理论模型 |
| 5.2.2 温度的分布 |
| 5.2.3 介质内的应力应变分布 |
| 5.2.4 介质内的热致波前畸变与退偏损耗 |
| 5.2.5 氦气自身的热致波前畸变 |
| 5.2.6 讨论 |
| 5.3 水冷初步讨论 |
| 5.4 退偏补偿 |
| 5.4.1 基本理论 |
| 5.4.2 双激光头构型的退偏补偿 |
| 5.4.3 单激光头退偏补偿方案 |
| 5.5 本章小节 |
| 第六章 “激光增益芯片”应用案例设计 |
| 6.1 kJ级脉冲激光放大器的概念设计 |
| 6.2 脉冲时域交叠的放大物理模型和讨论[109] |
| 6.2.2 交叠效应理论模型与实验比较 |
| 6.2.3 交叠效应在放大器设计中的应用 |
| 6.3 kJ级激光放大器优化设计 |
| 6.3.1 抽运效率优化 |
| 6.3.2 激光放大器热性能分析 |
| 6.3.3 放大器性能 |
| 6.4 本章小节 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文的主要研究内容与结论 |
| 7.2 本文的创新点 |
| 7.3 论文展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文和参加的学术活动 |
| 发表学术论文和专利情况 |
| 参加学术活动情况 |
四、固体激活元件增益的空间中和（论文参考文献）
- [1]“神奇”的稀土激光材料[J]. 霍知节. 新材料产业, 2021(04)
- [2]低维镉系半导体纳米材料的结构调控及光学特性研究[D]. 余佳豪. 哈尔滨工业大学, 2021
- [3]基于自适应光学的混合腔板条固体激光器光束质量控制技术研究[D]. 马士青. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2021(08)
- [4]模拟集成电路设计与优化方法研究[D]. 李亚萍. 山东大学, 2021(10)
- [5]新型Nd:SrLaAlO4晶体的激光特性测量及在甲烷检测中的应用研究[D]. 董璐璐. 山东科技大学, 2020
- [6]2.79微米高重频声光调QEr:YSGG激光器及牙硬组织消融研究[D]. 崔庆哲. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [7]2-3μm波段CNGS类激光晶体的探索及物化性能研究[D]. 马聪宇. 山东大学, 2020(11)
- [8]掺稀土离子新型薄层激光器研究[D]. 崔文达. 国防科技大学, 2018(01)
- [9]1微米固态激光器中的新材料锁模及新散热构型激光特性研究[D]. 周延. 上海交通大学, 2017(08)
- [10]面向高功率高能激光应用的三场正交“激光增益芯片”关键技术研究[D]. 李敏. 中国工程物理研究院, 2017(06)