板条型脉冲Nd∶YAG激光器研究

板条型脉冲Nd∶YAG激光器研究

一、板条型脉冲Nd∶YAG激光器的研究(论文文献综述)

李淼淼[1](2021)在《高功率LD侧面泵浦Nd:YAG激光器热效应研究》文中进行了进一步梳理

温雅[2](2021)在《脉冲LD间歇泵浦双程增益单掺铥2微米调Q激光器研究》文中指出2μm激光处于大气窗口和热辐射区域,属于人眼安全波段激光,可用于激光医疗、激光雷达、光电对抗、光谱学、光通讯以及材料加工等领域,此外2μm全固态高重频大能量激光器还可作为光参量振荡器的高效泵浦源。本论文以单掺铥石榴石氧化物工作物质为基础,通过理论、设计、实验三方面完成高重频大能量2μm调Q激光器研究,主要内容如下:理论方面,在分析单掺铥石榴石氧化物Tm:YAG、Tm:LuAG和Tm:LuYAG晶体特性的基础上,结合铥离子的准三能级跃迁特性,建立脉冲LD双端泵浦单掺铥激光器及脉冲LD双端泵浦单掺铥调Q激光器的速率方程模型,求解得到激光器的振荡阈值条件及双端泵浦和双端间歇泵浦时腔内光子数的变化情况。结合激光产生的基本原理,对比分析常规激光器和双程增益激光器的输出性能,为后续实验现象的分析与讨论提供理论依据。基于脉冲LD间歇泵浦原理,建立单掺铥晶体热模型,并在固定边界条件下仿真得到相同泵浦能量、不同重复频率时,单掺铥晶体内部的热分布和热焦距,从理论上证明采用脉冲LD间歇泵浦技术对于缓解单掺铥晶体热效应的可行性,为实验设计奠定基础。设计方面,对脉冲LD双端间歇泵浦双程增益单掺铥调Q激光系统进行优化设计与分析。基于理论分析结果,明确脉冲LD间歇泵浦技术对电子伺服系统的要求。以工作物质中心处两个基模光斑半径具备良好模式匹配为前提,设计双程增益谐振腔,并根据设计结果确定合适的泵浦光斑尺寸,进一步实现泵浦光与振荡光之间的模式匹配,以期获得高效率、高光束质量的激光输出。最终确定了谐振腔的长度,以及Q开关等元件的位置,完成了光学、热学稳定性好的双端泵浦双程增益单掺铥调Q激光谐振腔设计,为后续实验搭建提供参考。实验方面,先后进行了脉冲LD双端泵浦单掺铥调Q激光器、脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥同重复频率调Q激光器、脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥二倍重复频率调Q激光器、以及脉冲LD双端间歇泵浦双程增益单掺铥二倍重复频率调Q激光器实验研究。最终在间歇泵浦技术与双程增益技术的共同作用下,在泵浦重复频率100Hz、调Q重复频率200Hz时,获得Tm:YAG、Tm:LuAG和Tm:LuAYG调Q激光器的参数如下:阈值能量分别为18.01mJ、19.38mJ和18.54mJ,最大单脉冲能量分别为9.98mJ、8.6mJ和9.62mJ,最窄脉宽分别为100.8ns、131.6ns和120.8ns,输出中心波长分别为2014.66nm、2023.11nm和2029.48nm,光束质量分别为Mx2=1.39,My2=1.38、Mx2=1.37,My2=1.42和Mx2=1.38,My2=1.36。与脉冲LD双端泵浦单掺铥调Q激光器相比,在调Q重复频率200Hz的条件下,最大单脉冲能量分别提高了55%、68%和74.3%,且可推迟增益饱和现象的出现,从实验上证明了间歇泵浦双程增益技术对于提高准三能级单掺铥激光器输出性能的可行性。

梅嘉林[3](2019)在《基于非线性光学差频技术的小型化高重频太赫兹源研究》文中研究说明太赫兹波在光谱检测与医学成像等领域具有重要应用价值。小型化高重频太赫兹源能够缩减仪器设备的体积和成本,方便操作,且具有高平均功率及高采样速率等优势,是目前太赫兹源研究的重要方向之一。非线性光学差频技术具有成本低、装置简单、调谐范围宽、无阈值和室温运转等特点,是实现小型化高重频太赫兹源的重要途径。本文围绕这一课题开展研究工作,主要工作内容和创新点如下:1、基于端面泵浦的内腔光学参量振荡器,以Nd:YVO4和Nd:YLF作为激光介质,利用KTP和PPLN晶体进行实验,获得了最高4.15W的2μm双波长输出,脉冲重复频率25k Hz左右,波长调谐范围1.92-2.38μm,光光转换效率达22.5%,是已报道同类激光系统的最好结果。将上述双波长激光在QPM-GaAs与Ga Se晶体内差频,实现了最高功率1.8μW,调谐范围0.24-3.78THz的太赫兹波输出,整个系统长度在180mm以内,并成功用于材料光谱分析与多光谱成像。2、设计了以GaAs为主要材料的混合脊型波导,采用2μm与10μm双波长激光器作为泵浦源,理论计算了差频产生太赫兹波的输出特性。通过改变波导的结构参数,太赫兹波可在1.59-2.66THz内实现单色调谐输出,最高的输出功率56.16μW,转换效率5.62×10-5W-1,比传统块状晶体差频的转换效率提高了近两个数量级。波导结构可应用于集成光学系统,设计更为灵活,是实现小型化差频太赫兹源的理想选择。3、通过对量子阱材料进行合理的设计,在中红外双波长量子级联激光器中引入了能够实现差频的能级结构,有源层分别采用束缚态到连续态跃迁结构与双上能级结构,利用外腔双光栅调谐与切伦科夫辐射等技术,实现了重复频率30k Hz,峰值功率65.2μW的太赫兹波输出,调谐范围为2.25-4.5THz。内腔差频太赫兹量子级联激光器能够室温工作,可为集成化系统提供小型的高重频太赫兹源。

常金全[4](2019)在《高功率全固态红外激光技术研究》文中进行了进一步梳理全固态高功率红外激光在科研、国防、工业及医疗等众多领域有着极其重要的应用,红外激光功率/能量提升机理及技术、激光时间/空间性能特征参量调控、波长拓展研究是激光技术领域重要发展方向及研究热点。针对上述研究方向的关键技术问题及相关项目需求,本论文开展高效1319 nm激光放大模块设计及实验研究、大能量1064 nm激光时间/空间性能特征参量调控机理及实验研究、基于1064 nm激光的腔内光参量变频设计及实验验证,为红外激光功率/能量提升、激光性能调控、波长拓展探索新途径。主要内容如下:1.针对红外激光功率/能量提升需求及钠信标激光技术项目关键技术问题,开展高效1319 nm激光放大模块设计及实验研究。设计3维6列激光泵浦激光放大模块,并对该设计的泵浦光均匀性、应力分布、敏感性进行数值仿真及优化设计,解决单模块能量提升受限的关键技术问题。在保证光束质量的情况下,将1319nm种子激光源的功率由25.2 W放大至78.2 W,放大提取效率为7.3%,验证了本设计方案的可行性,并修正数值仿真系统,可为钠信标激光技术所需激光振荡器/放大器功率/能量提升提供有效途径。2.针对激光时间/空间性能特征参量调控需求及中红外变频项目关键技术问题,开展大能量激光时间/空间性能特征参量调控机理及实验研究。优化设计能量提升及性能调控方案并开展实验验证,获得大能量、脉冲性能可调的1064 nm激光器,脉冲宽度1080 ns、重复频率101000 Hz、光束质量2.2-10可调,为激光变频、激光与物质作用机理及效果研究提供性能可控的大能量1064 nm激光源。3.针对高效波长拓展需求,在国家自然基金项目支持下,开展腔内变频激光技术研究。设计2微米双共振光腔内光参量变频激光器,并对该设计腔内增益、变频能量传递过程进行理论分析及数值仿真,在理论分析设计基础上开展实验验证,初步获得单脉冲能量为3.9 mJ的2.1μm激光输出,验证该方案的可行性,为后续优化设计提供理论及实验基础参考数据。

孙哲[5](2014)在《特殊取向Nd:YAG/Cr4+:YAG晶体激光特性及放大研究》文中指出本文对特殊取向YAG基质晶体激光特性和掠入射板条激光放大器进行了探讨和研究。理论和实验研究了不同切割方向Nd:YAG晶体的热致双折射和热退偏特性,以及不同切割方向Cr4+:YAG晶体的被动调Q特性,分析了影响被动调Q激光稳定输出的因素,并设计了一种结构紧凑的掠入射板条激光放大器,实现了高效率的纳秒激光放大输出。为了减小Nd:YAG的热退偏损耗,获得高消光比、高稳定度的被动调Q激光脉冲输出,分别研究了特殊取向Nd:YAG晶体热退偏特性和特殊取向Cr4+:YAG晶体的可饱和吸收特性。从激光晶体和被动调Q晶体特性的角度,研究分析提高被动调Q稳定激光输出的方法;从Cr4+:YAG晶体被动调Q机理的角度,研究Cr4+:YAG晶体的被动调Q特性,分析Q开关、各向异性吸收特性、增益预泵浦参量等,对被动调Q稳定激光输出的影响。为了实现对纳秒激光脉冲进行高效率放大,同时保证激光放大结构紧凑、低成本,理论设计了板条晶体的参数,通过理论分析和实验研究,优化了掠入射板条激光放大器结构,最终获得了高效率、高功率、窄脉宽、高光束质量激光放大输出。具体内容如下:1、特殊取向Nd:YAG晶体热致双折射和热退偏特性。理论计算、模拟和分析了[111]、[100]和[110]切割方向Nd:YAG晶体棒和板条的热致双折射和热退偏效应,研究了特殊取向Nd:YAG晶体的各向异性特性,半导体侧面泵浦[111]和[100]切割方向Nd:YAG晶体棒的热退偏特性,以及半导体端面泵浦[111]和[100]切割方向Nd:YAG晶体板条激光器的自偏振输出特性。研究结果表明,[100]切割方向Nd:YAG晶体具有一定的各向异性特性,采用该切割方向的Nd:YAG晶体作为激光器的增益介质,能够明显提高激光线偏振输出功率。2、特殊取向Cr4+:YAG晶体被动调Q特性。研究了Cr4+:YAG晶体的被动调Q机理,分析了Q开关对脉冲输出稳定性的影响,Cr4+:YAG晶体各向异性吸收特性对偏振输出稳定性的影响,以及增益预泵浦参量对输出重复频率连续调谐范围的影响。研究了耦合输出镜反射率和Cr4+:YAG初始透过率对输出激光脉冲特性的影响,分析了Q开关速度和开启时间的不确定性对被动调Q激光器稳定性的影响,并且实验研究了泵浦偏振特性对激光输出稳定性和消光比的影响。基于以上研究,实验采用Nd:YAG/Cr4+:YAG键合晶体,获得了重复频率20kHz,平均功率0.5W,脉冲宽度约2.3ns,光束质量M2≈1.4的高稳定激光脉冲输出。研究结果表明,采用偏振泵浦技术可以有效改善输出脉冲的偏振稳定性。同时,实验研究分析了[111]和[100]切割方向Nd:YAG晶体作为增益介质,采用[001]和[110]切割方向Cr4+:YAG晶体作为可饱和吸收体,进行被动调Q的输出特性,在不同组合条件下,激光器的被动调Q输出特性。研究结果表明,当采用[100]切割方向Nd:YAG晶体作为增益介质,[110]切割方向Cr4+:YAG晶体作为可饱和吸收体时,被动调Q激光输出更加稳定,消光比更高,热退偏更小,最终获得了脉冲能量8.5mJ,重复频率100Hz,脉宽13ns,消光比>800:1,脉冲稳定度97.2%的激光输出。3、掠入射板条激光放大器。通过对比分析确定了板条放大器的基本结构,理论计算并模拟了掠入射结构板条的温度梯度分布和热焦距,根据理论模拟和对比实验研究,对板条晶体的参数进行了设计和优化,最终确定了板条晶体的几何结构,并采用该结构板条晶体,利用半导体Bar侧面泵浦,进行激光放大实验研究。最终优化后,获得了重复频率20kHz,平均功率大于20W,脉冲宽度约2.3ns,激光输出脉冲不稳定性小于3%,高光束质量、高效率的激光放大输出。通过理论和实验研究,采用半导体泵浦特殊取向的Nd:YAG/Cr4+:YAG晶体,能够获得高效率、高消光比、高稳定度的被动调Q激光输出。采用掠入射板条激光放大结构,能够实现对窄脉宽、重复频率千赫兹量级的低脉冲能量激光进行高效率放大。

朱国利[6](2012)在《高重频Ho:YAG激光器及其泵浦源Tm:YLF激光器的研究》文中研究表明自从20世纪60年代少数研究者对掺Ho激光器进行介绍之后,Ho3+离子因其特殊的光谱特性,如长的激光上能级寿命、可以获得人眼安全和大气高透过率的2.1μm激光等,使它成为产生激光的重要离子。2.1μm激光在医学、军事、机械加工和遥感等方面均有重要的应用,特别地,2.1μm激光可通过泵浦非线性晶体有效获得光电对抗源中红外35μm激光和远红外812激光。为获得高功率高重频中红外35μm激光,本文对2.1μm Ho:YAG激光器及其泵浦源Tm:YLF激光器进行了理论分析和实验研究。理论方面,分析了单掺Tm3+激光和单掺Ho3+激光的能级跃迁机制和发光机理,建立了单掺Tm3+激光和单掺Ho3+激光速率方程理论模型,并依据速率方程模型分析了各种参数对Tm:YLF激光器和Ho:YAG激光器输出特性的影响。分析了影响固体激光器弛豫振荡频率和弛豫振荡幅度的各种理论因素,为有效解决Tm:YLF激光器的弛豫振荡问题奠定了理论基础,为Tm:YLF激光器弛豫振荡问题的实验研究提供了重要的理论指导。分析了Tm:YLF晶体和Ho:YAG晶体的温度场和理论热焦距长度,为实现Tm:YLF激光器和Ho:YAG激光器的谐振腔优化设计提供了必要的参数。分析了Tm:YLF晶体的热致损伤阈值问题,为获得Tm:YLF激光器可承受的最大泵浦功率值提供了理论参考。实验方面,对Tm:YLF和Ho:YAG晶体的热透镜焦距以及Tm:YLF晶体的热致损伤阈值进行了测量,为Tm:YLF和Ho:YAG激光器谐振腔的设计以及Tm:YLF晶体最大可承受泵浦功率提供了参考数据。测试了输出镜透过率、泵浦-激光模式比率对Tm:YLF激光器功率特性的影响,并依据对测试结果的分析进行了高效率腔内双晶体和高功率、高光束质量腔内三晶体Tm:YLF激光实验,腔内双晶体Tm:YLF激光器的斜率效率达到49.4%。在Tm:YLF弛豫振荡实验中,测试了泵浦功率、腔长和输出镜反射率对弛豫振荡频率的影响,测试了泵浦功率和泵浦-激光模式比对弛豫振荡幅度的影响,通过对Tm:YLF弛豫振荡问题的实验研究,实现了高效率高功率Tm:YLF激光器功率信号的平滑无尖峰输出,排除了Ho:YAG激光器高重频几十千赫兹工作时的障碍。根据对腔内单晶体和腔内双晶体Ho:YAG激光器谐振腔参数的理论分析进行了高功率Ho:YAG激光器实验研究工作,利用两种结构的激光谐振腔均获得了平均功率大于40W的2.1μm激光,转换效率均约为50%,证明了百瓦级腔内双晶体Ho:YAG激光器的可行性。通过对键合和非键合Ho:YAG晶体的实验对比,发现键合Ho:YAG晶体的转换效率略高于非键合晶体,实验上证明了键合Ho:YAG晶体在高功率泵浦时的优势。最后,利用腔内单晶体Ho:YAG激光器进行了ZGP OPO的泵浦实验,OPO的斜率效率达到51.6%,光-光转换效率达到42.1%,利用刀口法测得35μm激光10W时的光束质量因子M2为4.2,利用HgCdTe探测器测得16.0W时35μm激光脉冲宽度为18.5ns,考虑到实验结果与国际先进水平的差距,提出了改善中红外ZGP OPO效率和光束质量的方法。

吴武明,冷进勇,周朴,吴慧云,许晓军[7](2011)在《高平均功率电能激光器研究进展》文中研究指明高平均功率电能激光器在工业加工和定向能量传输、国防军事、激光钻油井等领域具有重要的应用前景,而且有效率高、结构紧凑灵活、热管理方便、后勤保障容易等优点。广泛关注了近几年来国外高平均功率电能激光器的研究进展,包括固体激光器、光纤激光器、液体激光器、自由电子激光器、碱金属蒸汽激光器、二氧化碳激光器及基于固体和光纤、半导体激光器的相干合成、非相干合成、光谱合成。在介绍了各种激光器工作原理和关键技术的基础上,详细分析了高平均功率电能激光器面临的技术挑战及未来的发展趋势。

宋小鹿[8](2009)在《二极管泵浦固体激光器若干重要问题的研究》文中指出本文研究了激光二极管泵浦固体激光器的若干问题。激光晶体吸收的泵浦光能量中部分转化为热能,产生热耗,引起晶体的热效应。激光晶体的热效应是影响DPL功率、空域、时域、频域等特性的重要因素。本文研究的重点是激光晶体空域和时域热效应以及其对激光器性能的影响;本文还讨论了声光调Q激光器脉冲的产生、形态和输出特性;研究了激光二极管端面泵浦峰值功率百千瓦级紧凑型声光调Q Nd:YAG激光器设计方法并设计了软件。论文主要内容分为四部分:论文第一部分,对晶体内空间非均匀分布的热耗及散热状况进行了综合研究,采用解析法和有限单元法分析了泵浦光空间分布对晶体内温度分布和热致畸变的影响。在端面泵浦条件下,研究了晶体热透镜的球差效应;偏心泵浦对晶体内热效应和热致畸变的影响。在侧面泵浦条件下,研究了晶体内泵浦光空间分布的影响因素,晶体的热致畸变规律。研究结果表明:由温度梯度导致的热透镜不能简单的采用理想透镜等效,热透镜焦距随晶体径向位置而改变;当平行光入射晶体后,不同径向位置的出射光不能汇聚在光轴上同一点,在不同轴向位置处观察到的出射光呈弥散斑;晶体的衍射损耗受泵浦光与振荡光半径之比、泵浦功率以及超高斯泵浦光阶数的影响;当偏心泵浦时,晶体的热致畸变效应发生了偏移;随着偏心度的增大,晶体端面温度最高值的位置逐渐移动且最高值下降。研究了激光晶体的散热技术,理论和实验研究了多种热沉内的热传导问题,包括热沉的材质、结构及散热方式;重点研究了晶体和热沉之间的热传导问题,将铟箔、银箔、铝箔和碳纳米管等分别作为晶体和热沉之间填充材料进行了实验研究,由于材料热传导性和延展性的差异,采用银箔获得最佳实验结果。论文第二部分,研究脉冲激光二极管泵浦激光器中激光晶体的时变热效应,着重讨论短脉冲、长周期泵浦状态下热效应的时变过程。研究中引入晶体的热弛豫时间并分析其影响因素;分析了激光晶体的热波动对谐振腔的影响;提出了几种基于激光晶体热效应的调Q方式。研究结果表明:晶体温度时变过程,受泵浦光、晶体特性和散热条件影响,温度上升过程主要受泵浦光和晶体掺杂浓度的影响;下降过程主要受晶体尺寸、热物性参数以及散热条件的影响。在周期性脉冲泵浦条件下,晶体中温度最终呈周期性变化,温度梯度周期性波动,并且受到热弛豫时间的影响。强烈的热弛豫变化,引起晶体的温度、折射率、热透镜和谐振腔急剧变化,使得整个脉冲过程中,受热透镜影响的谐振腔结构始终随时间变化,上述现象在短脉冲、长周期即低时间占空比的脉冲激光器中表现更加严重。论文的第三部分,研究了腔内倍频声光调Q Nd:YAG激光器中的若干问题,包括输出激光脉冲的形成过程及影响因素;完全相位匹配时KTP晶体长度和谐振腔参数对激光输出的影响;KTP晶体的热效应对相位匹配的影响;考虑到完全相位匹配较难实现,本文研究了相位失配的程度对激光输出的影响。结果表明:倍频过程加剧了激光脉冲的时域非对称性;基频光功率提高使KTP晶体温度升高、折射率改变及相位失配程度加剧,导致倍频效率下降。论文的第四部分,基于自适应调整算法,完成了激光二极管端面泵浦峰值功率百千瓦级紧凑型声光调Q Nd:YAG激光器的综合设计软件。该软件具有反向设计功能,在用户窗口输入峰值功率、脉冲宽度、重复频率及光束质量因子等激光器性能参数,运行软件可获得泵浦光功率、腔长、泵浦光半径、输出镜透过率和曲率半径等激光器参数;并可进行晶体热效应分析,绘制激光脉冲波形。该软件还具有正向设计功能,在用户窗口输入上述激光器参数,运行软件亦可给出相应激光器性能参数。

王志勇[9](2003)在《固体RGB激光光源及其在显示技术方面的应用研究》文中进行了进一步梳理随着激光技术的不断发展,尤其是在日益成熟的固体激光晶体的生长技术的促进下,固体激光光源已经成为激光光源的主力军。其中的可见光光源尤其是作为原色光源的RGB激光在光显示领域占有重要位置。本文主要分析了实现固体RGB激光光源的非线性频率变换技术,实现了固体RGB激光光源的研制,分析了RGB激光光源在激光电视技术方面的应用。共包括以下五部分内容:通过参考相关国内外文献,从气体激光器、半导体激光器、固体激光器、染料激光器和光纤激光器等五个方面对RGB激光光源的发展现状进行了较为全面的分析论述,从光存储、光显示、激光医疗、激光微加工等四个方面介绍了RGB激光光源的主要应用领域。分析了半导体泵浦固体激光技术的发展概况以及半导体泵浦固体激光器的特点和优点。以着重分析倍频技术为主要内容,对激光非线性频率变换技术进行理论分析,详细介绍了常用非线性晶体的特征和相关参数。重点分析了高功率LD阵列泵浦的固体激光器热效应问题,提出了LD阵列与激光介质分别水冷的方案来解决高功率全固态激光器的热效应问题。应用内腔倍频技术,同时实现了Nd:YAG激光器660nm、532nm、473nm三个波长的RGB激光光源的研制。论证了应用光学参量振荡技术实现可调谐RGB激光光源的可行性方案。分析了显示技术发展现状,初步探讨了RGB激光光源在显示技术方面的应用,设计了RGB激光光源应用于激光电视技术中的扫描方案。

任国光[10](1993)在《激光二极管泵浦固体激光器及其在强激光武器和激光聚变方面的应用前景》文中研究说明本文介绍了二极管泵浦固体激光器的优点及其应用,特别是它在强激光武器和激光聚变方面的应用前景。分析和比较了各种类型的二极管泵浦固体激光器,并给出了它们的最新进展。最后评论了大功率二极管泵浦固体激光器的发展和前景。

二、板条型脉冲Nd∶YAG激光器的研究(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、板条型脉冲Nd∶YAG激光器的研究(论文提纲范文)

(2)脉冲LD间歇泵浦双程增益单掺铥2微米调Q激光器研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 2μm固体激光器的研究背景与意义
    1.2 2μm固体激光器的发展概况
    1.3 单掺铥氧化物2μm固体激光器的发展现状
        1.3.1 单掺铥氧化物2μm固体激光器的优势
        1.3.2 单掺铥氧化物固体激光器研究现状
    1.4 间歇泵浦技术的发展现状
    1.5 双程泵浦技术的发展现状与双程增益技术的提出
    1.6 本论文主要研究内容
第2章 脉冲LD双端泵浦双程增益单掺铥调Q激光器理论研究
    2.1 单掺铥介质物理、光学特性分析
    2.2 铥离子能级结构分析
    2.3 脉冲LD双端泵浦单掺铥激光器理论分析
        2.3.1 脉冲LD双端泵浦单掺铥激光器速率方程的建立与求解
        2.3.2 脉冲LD双端泵浦单掺铥激光器输出特性模拟与分析
        2.3.3 脉冲LD双端泵浦单掺铥激光器调Q速率方程的建立与求解
    2.4 脉冲LD双端泵浦双程增益单掺铥激光器理论分析
    2.5 本章小结
第3章 脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥激光器热效应研究
    3.1 脉冲LD双端泵浦单掺铥晶体光场分析
    3.2 单脉冲双端间歇/双端泵浦单掺铥晶体内部温度场分析
    3.3 重复脉冲双端间歇/双端泵浦单掺铥晶体内部温度场分析
        3.3.1 重复脉冲双端间歇泵浦晶体内温度分布
        3.3.2 重复脉冲双端间歇/双端泵浦单掺铥晶体内部温度对比分析
    3.4 脉冲LD双端间歇/双端泵浦单掺铥晶体热透镜效应分析
        3.4.1 脉冲LD双端间歇/双端泵浦单掺铥介质光程差
        3.4.2 脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥晶体热透镜焦距
    3.5 本章小结
第4章 脉冲LD双端泵浦双程增益单掺铥调Q激光器谐振腔设计
    4.1 脉冲LD双端泵浦单掺铥调Q激光器谐振腔设计
    4.2 脉冲LD双端泵浦双程增益单掺铥调Q激光器谐振腔设计
        4.2.1 脉冲LD双端泵浦双程增益单掺铥调Q激光器的整体设计
        4.2.2 双程增益谐振腔的动态热稳区分析
    4.3 本章小结
第5章 脉冲LD双端间歇泵浦双程增益单掺铥2μm调Q激光器实验研究
    5.1 脉冲LD双端泵浦单掺铥2μm激光器实验研究
    5.2 脉冲LD双端泵浦单掺铥2μm调Q激光器实验研究
    5.3 脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥同重频2μm调Q激光器实验研究
    5.4 脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥二倍重频2μm调Q激光器实验研究
    5.5 脉冲LD双端间歇泵浦双程增益单掺铥二倍重频2μm调Q激光器实验研究
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 工作总结
    6.2 论文创新点
    6.3 工作展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
致谢

(3)基于非线性光学差频技术的小型化高重频太赫兹源研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 综述
    1.1 太赫兹技术概述
        1.1.1 太赫兹波的主要应用
        1.1.2 太赫兹波的产生方法
    1.2 光泵浦差频产生太赫兹波的研究概况
        1.2.1 双波长激光源的分类与现状
        1.2.2 差频材料的研究现状
        1.2.3 差频太赫兹源的研究现状
    1.3 2μm光学参量振荡器的研究概况
        1.3.1 2μm激光的概述
        1.3.2 高重频2μm双波长OPO用于差频的优势
        1.3.3 2μm光学参量振荡器的发展现状
    1.4 内腔差频太赫兹量子级联激光器的发展现状
    1.5 论文的主要工作
        1.5.1 论文的选题背景
        1.5.2 论文的框架与主要内容
第2章 高效率高重频2μm双波长差频激光源的研究
    2.1 内腔泵浦OPO的理论研究
        2.1.1 增益介质与非线性晶体的选择
        2.1.2 实验装置
        2.1.3 谐振腔结构的设计与分析
    2.2 声光调Q2μm双波长KTP OPO的研究
        2.2.1 声光调Q Nd:YVO_4激光器的输出特性
        2.2.2 声光调Q Nd:YVO_4/KTP OPO的实验研究
    2.3 声光调Q2μm双波长PPLN OPO的研究
        2.3.1 Ⅱ类相位匹配PPLN OPO的设计与相关计算
        2.3.2 声光调Q Nd:YVO_4/PPLN OPO的实验研究
    2.4 被动调Q2μm双波长PPLN OPO的研究
        2.4.1 实验装置
        2.4.2 被动调Q Nd:YVO_4/PPLN OPO的实验研究
        2.4.3 被动调Q Nd:YLF/PPLN OPO的实验研究
    2.5 本章小结
第3章 基于2μm OPO差频的小型化高重频太赫兹源的研究
    3.1 QPM-GaAs差频产生太赫兹波的研究
        3.1.1 QPM-GaAs晶体及实验装置
        3.1.2 差频产生太赫兹波的实验结果与分析
    3.2 Ga Se差频产生宽调谐太赫兹波的实验研究
        3.2.1 Ga Se晶体的性质
        3.2.2 KTP OPO差频产生太赫兹波的实验结果与分析
        3.2.3 PPLN OPO差频产生太赫兹波的实验结果与分析
    3.3 差频太赫兹源在光谱分析与成像的应用研究
        3.3.1 聚乙烯材料的光谱测量
        3.3.2 多光谱成像结果与分析
    3.4 本章小结
第4章 基于GaAs脊型波导差频的小型化太赫兹源研究
    4.1 波导结构差频的优势
    4.2 波导有效折射率的计算
        4.2.1 有效折射率法
        4.2.2 有效折射率法的基本理论
    4.3 GaAs脊型波导差频产生太赫兹波的理论计算
        4.3.1 脊型波导的设计
        4.3.2 2μm激光泵浦差频产生太赫兹波的结果与分析
        4.3.3 10μm激光泵浦差频产生太赫兹波的结果与分析
    4.4 本章小结
第5章 高重频内腔差频太赫兹量子级联激光器的研究
    5.1 内腔差频太赫兹QCL的基本原理
        5.1.1 QCL的基本原理
        5.1.2 Ⅲ-Ⅴ族半导体异质结的能级分布
        5.1.3 光学增益和阈值电流密度
        5.1.4 非线性极化率与差频转换效率
        5.1.5 基于切伦科夫辐射耦合输出的基本原理
    5.2 内腔差频太赫兹QCL的制备
        5.2.1 内腔差频太赫兹QCL的有源层
        5.2.2 内腔差频太赫兹QCL的制作过程
    5.3 内腔差频太赫兹QCL的实验研究
        5.3.1 实验装置
        5.3.2 BTC-QCL双波长的输出特性
        5.3.3 BTC-QCL差频产生太赫兹波的实验结果与分析
        5.3.4 DAU-QCL双波长的输出特性
        5.3.5 DAU-QCL差频产生太赫兹波的实验结果与分析
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢

(4)高功率全固态红外激光技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 高功率全固态激光器(DPL)发展历程
    1.2 全固态1.3μm激光器研究进展
    1.3 全固态2μm激光器研究进展
    1.4 本论文研究意义及内容
第二章 高效功率放大模块设计及实验研究
    2.1 侧面泵浦激光模块的机械结构设计
    2.2 侧面泵浦激光模块的热效应分析
        2.2.1 温度和热应力分布研究
        2.2.2 热透镜效应分析
        2.2.3 热致双折射效应分析
    2.3 准连续侧泵激光模块功率放大研究
        2.3.1 激光放大器的理论研究
        2.3.2 激光放大器的方案设计及关键技术介绍
        2.3.3 激光放大器的实验结果
    2.4 本章小结
第三章 高峰值功率红外光激光技术研究
    3.1 高峰值功率纳秒1064 nm基频源研究
        3.1.1 调Q的基本原理
        3.1.2 电光调Q的理论研究
        3.1.3 红外1μm纳秒电光调Q技术研究
    3.2 中红外2.1μm双共振光参量变频技术研究
        3.2.0 非线性晶体的选择
        3.2.1 晶体的相位匹配理论研究
        3.2.2 中红外2.1μm双共振实验研究
    3.3 本章小结
第四章 总结
参考文献
个人简介
致谢

(5)特殊取向Nd:YAG/Cr4+:YAG晶体激光特性及放大研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 特殊取向 YAG 基质晶体特性国内外研究现状
        1.2.1 特殊取向 Nd:YAG 晶体激光特性国内外研究现状
        1.2.2 特殊取向 Cr~(4+):YAG 晶体饱和吸收特性国内外研究现状
    1.3 Nd:YAG/Cr~(4+):YAG 被动调 Q 激光器及板条激光放大器国内外研究现状
        1.3.1 Nd:YAG/Cr~(4+):YAG 被动调 Q 激光器国内外研究现状
        1.3.2 板条激光放大器的国内外研究现状
    1.4 论文主要研究工作
        1.4.1 论文研究目标
        1.4.2 论文研究主要内容
        1.4.3 论文结构
第2章 特殊取向 Nd:YAG 晶体棒热致双折射的理论分析和实验研究
    2.1 特殊取向 Nd:YAG 晶体棒热致双折射的理论计算
        2.1.1 [111]切割方向 Nd:YAG 晶体棒热致双折射的理论计算
        2.1.2 [100]切割方向 Nd:YAG 晶体棒热致双折射的理论计算
        2.1.3 [110]切割方向 Nd:YAG 晶体棒热致双折射的理论计算
    2.2 Nd:YAG 晶体应变矩阵元素的理论计算
    2.3 特殊取向 Nd:YAG 晶体棒热致双折射与初始偏振方向的关系分析
    2.4 特殊取向 Nd:YAG 晶体棒热退偏的理论计算
    2.5 特殊取向 Nd:YAG 晶体棒热退偏的理论模拟及分析
        2.5.1 特殊取向 Nd:YAG 晶体棒热致双折射的理论模拟及分析
        2.5.2 特殊取向 Nd:YAG 晶体棒热退偏与激光半径关系的理论分析
        2.5.3 特殊取向 Nd:YAG 晶体棒不同偏振方向下热退偏的理论模拟
    2.6 [111]和[100]切割方向 Nd:YAG 晶体棒热退偏实验研究
    2.7 本章小结
第3章 特殊取向 Nd:YAG 板条热致双折射的理论分析和实验研究
    3.1 特殊取向 Nd:YAG 板条热致双折射的理论分析
        3.1.1 [111]切割方向 Nd:YAG 板条热致双折射的理论计算
        3.1.2 [100]切割方向 Nd:YAG 板条热致双折射的理论计算
        3.1.3 [110]切割方向 Nd:YAG 板条热致双折射的理论计算
    3.2 Nd:YAG 板条温度梯度和热应力的理论分析
        3.2.1 Nd:YAG 板条温度梯度效应的理论分析
        3.2.2 Nd:YAG 板条热应力的理论分析
    3.3 特殊取向 Nd:YAG 板条热致双折射的理论模拟及分析
    3.4 [111]和[100]切割方向 Nd:YAG 板条激光器自偏振输出实验研究
    3.5 本章小结
第4章 特殊取向 Nd:YAG/Cr~(4+):YAG 被动调 Q 激光器的研究
    4.1 Cr~(4+):YAG 被动调 Q 理论研究
        4.1.1 Cr~(4+):YAG 被动调 Q 机理研究
        4.1.2 Cr~(4+):YAG 被动调 Q 脉冲输出稳定性的研究
        4.1.3 Cr~(4+):YAG 被动调 Q 偏振输出稳定性的研究
    4.2 Nd:YAG/Cr~(4+):YAG 被动调 Q 激光器的实验研究
        4.2.1 增益预泵浦技术的研究
        4.2.2 耦合输出镜反射率对输出脉冲特性的影响
        4.2.3 偏振输出稳定性的实验研究
        4.2.4 [111]和[100]切割方向 Nd:YAG 晶体棒被动调 Q 实验研究
    4.3 本章小结
第5章 板条激光放大器
    5.1 板条激光放大器结构选择与设计
        5.1.1 板条激光放大器结构选择
        5.1.2 板条激光放大器激光晶体选择
        5.1.3 板条激光放大器的增益
        5.1.4 ASE 效应对板条尺寸的限制
        5.1.5 热应力对板条晶体尺寸的限制
        5.1.6 板条几何参数设计
    5.2 板条导热模型和晶体内的温度场
        5.2.1 侧面泵浦结构导热模型及其温度场
        5.2.2 方程的解
        5.2.3 热流方程
        5.2.4 热透镜效应理论模型
        5.2.5 板条泵浦端面的形变
        5.2.6 板条晶体中温度梯度分布理论模拟
        5.2.7 热焦距理论计算及测量
    5.3 掠入射板条激光放大器实验研究
        5.3.1 半导体泵浦源
        5.3.2 行波激光放大器结构
        5.3.3 掠入射板条激光放大器实验研究
    5.4 本章小结
结论
本论文创新点
附录 Nd:YAG 和 Nd:YVO_4晶体材料性质及参数
参考文献
攻读博士学位期间所取得的学术成果
致谢

(6)高重频Ho:YAG激光器及其泵浦源Tm:YLF激光器的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 2μm激光器泵浦源的发展状况
        1.2.1 1.9μm单掺Tm固体激光器
        1.2.2 1.9μm单掺Tm光纤激光器
        1.2.3 1.9μm半导体激光器
    1.3 2μm激光器的发展状况
        1.3.1 Tm,Ho双掺 2μm固体激光器的发展状况
        1.3.2 单掺Tm 2um固体激光器发展状况
        1.3.3 单掺Ho 2um固体激光器发展状况
        1.3.4 2μm光纤激光器发展状况
        1.3.5 1μm激光泵浦的 2μm激光器研究状况
    1.4 本论文的主要研究内容
第2章 Tm:YLF激光器理论分析
    2.1 单掺Tm~(3+)激光器的能级跃迁
    2.2 Tm:YLF晶体特性
    2.3 Tm:YLF激光器速率方程模型
    2.4 能量传输上转换和交叉弛豫对激光性能的影响
        2.4.1 能量传输上转换对激光器性能的影响
        2.4.2 交叉弛豫对激光器性能的影响
    2.5 谐振腔参数对Tm:YLF激光器输出功率的影响
        2.5.1 输出镜反射率对激光器输出功率的影响
        2.5.2 泵浦-激光模式比对激光器输出功率的影响
    2.6 Tm:YLF晶体的热致应力损伤
    2.7 Tm:YLF激光器的弛豫振荡
        2.7.1 弛豫振荡原理
        2.7.2 Tm:YLF激光器的弛豫振荡频率
        2.7.3 Tm:YLF激光器的弛豫振荡幅度
    2.8 本章小结
第3章 Ho:YAG激光器理论分析
    3.1 Ho:YAG晶体特性
    3.2 单掺Ho~(3+)激光器的能级跃迁
    3.3 单掺Ho~(3+)激光器速率方程
    3.4 影响Ho:YAG激光器转换效率的因素
        3.4.1 输出镜透过率的影响
        3.4.2 激光模式大小的影响
        3.4.3 泵浦-激光模式比的影响
        3.4.4 晶体掺杂浓度的影响
    3.5 高功率Ho:YAG激光器实验参数设计
        3.5.1 单晶体Ho:YAG激光器实验参数设计
        3.5.2 双晶体Ho:YAG激光器实验参数设计
    3.6 本章小结
第4章 Tm:YLF及Ho:YAG晶体热效应分析与测量
    4.1 晶体热场基础理论分析
    4.2 晶体热透镜焦距的理论计算
    4.3 Tm:YLF晶体热效应分析与热透镜测量
        4.3.1 Tm:YLF晶体热场分析
        4.3.2 Tm:YLF晶体热焦距理论计算
        4.3.3 Tm:YLF晶体热焦距实验测量与分析
    4.4 Ho:YAG晶体热效应分析与热透镜测量
        4.4.1 Ho:YAG晶体热场分析
        4.4.2 Ho:YAG晶体热焦距理论计算
        4.4.3 Ho:YAG晶体热焦距实验测量
    4.5 Tm:YLF晶体热致损伤的测量与分析
    4.6 本章小结
第5章 Tm:YLF激光器实验研究
    5.1 输出镜透过率对激光器性能的影响
    5.2 泵浦-激光模式比对激光器性能的影响
    5.3 Tm:YLF激光器弛豫振荡频率的实验研究
        5.3.1 泵浦功率对弛豫振荡频率的影响
        5.3.2 谐振腔长度对弛豫振荡频率的影响
        5.3.3 输出镜反射率对弛豫振荡频率的影响
    5.4 Tm:YLF激光器弛豫振荡幅度的实验研究
    5.5 高效率高稳定性Tm:YLF激光器
        5.5.1 高效率高稳定性双晶体Tm:YLF激光器
        5.5.2 高功率三晶体Tm:YLF激光器
    5.6 本章小结
第6章 Ho:YAG激光器实验研究
    6.1 单晶体Ho:YAG激光器实验研究
        6.1.1 单晶体Ho:YAG激光器实验装置
        6.1.2 实验结果与分析
    6.2 双晶体Ho:YAG激光器实验研究
        6.2.1 腔内双晶体Ho:YAG激光器实验装置
        6.2.2 实验结果与分析
    6.3 键合与非键合Ho:YAG晶体的出光性能对比
        6.3.1 实验装置
        6.3.2 实验结果与分析
    6.4 Ho:YAG激光泵浦的 3~5μm ZGP OPO
        6.4.1 3~5μm ZGP OPO理论分析
        6.4.2 高功率 3~5μm ZGP OPO实验研究
    6.5 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

(7)高平均功率电能激光器研究进展(论文提纲范文)

0 引言
1 固体激光器
    1.1 相干合成固体激光器
    1.2 固体热容激光器
    1.3 薄片激光器
    1.4 陶瓷激光器
    1.5 低温冷却激光器
2 光纤激光
    2.1 光纤激光器
        2.1.1 单模最大功率输出
        2.1.2 光纤激光器输出功率上限
    2.2 相干合成光纤激光器
    2.3 非相干合成光纤激光器
    2.4 光谱合成光纤激光器
3 半导体相干合成激光器
4 高能液体激光器
5 自由电子激光器
6 碱金属激光器
7 CO2激光器
8 结论与展望

(8)二极管泵浦固体激光器若干重要问题的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 激光二极管泵浦固体激光器的发展和应用
    1.2 激光二极管泵浦声光调Q激光器的发展和应用
    1.3 本文的研究内容
第二章 LD端面泵浦Nd:YAG激光器中介质热效应的研究
    2.1 激光介质Nd:YAG
    2.2 激光介质内热耗的空间分布
    2.3 解析法分析激光介质中的热传导问题
    2.4 有限单元法分析激光介质中的热传导问题
    2.5 热致衍射损耗
    2.6 温度梯度导致的热透镜球差效应
    2.7 本章小结
第三章 LD端面泵浦Nd:YAG激光器中介质散热方式的研究
    3.1 激光介质散热方式的理论研究
    3.2 采用金刚石的散热方式
    3.3 采用YAG/Nd:YAG复合晶体的散热方式
    3.4 采用热管的散热方式
    3.5 改变填充层对散热效果的影响
    3.6 本章小结
第四章 脉冲LD泵浦Nd:YAG激光器中介质时变热效应的研究
    4.1 激光介质热效应时变过程的研究
    4.2 激光介质的热弛豫时间
    4.3 热敏感腔的分析
    4.4 利用热效应的调Q技术
    4.5 本章小结
第五章 LD侧面泵浦Nd:YAG激光器中介质热效应的研究
    5.1 泵浦光的空间分布
    5.2 有限单元法分析激光介质中的热传导问题
    5.3 脉冲LD侧面泵浦Nd:YAG激光器中介质时变热效应的研究
    5.4 本章小结
第六章 LD端面泵浦调Q Nd:YAG激光器中倍频问题的研究
    6.1 调Q激光脉冲的产生过程
    6.2 腔内倍频调Q激光脉冲的产生过程
    6.3 KTP晶体的热效应
    6.4 本章小结
第七章 LD端面泵浦调Q Nd:YAG激光器设计软件
    7.1 软件的组成模块及功能
    7.2 软件算法及流程
    7.3 设计实例
    7.4 本章小结
第八章 总结与展望
    8.1 论文的主要研究结果
    8.2 今后研究工作的展望
致谢
参考文献
作者在攻读博士学位期间的研究成果

(9)固体RGB激光光源及其在显示技术方面的应用研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
目录
第一章 RGB激光光源概述
    1.1 常用RGB激光光源
    1.2 RGB激光光源的应用简介
第二章 半导体泵浦固体激光器
    2.1 半导体泵浦固体激光器发展
    2.2 半导体泵浦固体激光器的技术基础
    2.3 半导体泵浦固体激光器的特点
第三章 非线性光学频率变换理论
    3.1 非线性晶体中三波互作用的相位匹配分析
    3.2 非线性晶体三波互作用的有效非线性系数计算
    3.3 常用非线性光学晶体及其相位匹配
第四章 RGB激光光源的实验研究
    4.1 YAG激光器概述
    4.2 半导体泵浦固体激光器的热效应分析
    4.3 半导体泵浦内腔倍频固体RGB激光器
    4.4 应用OPO实现全固态RGB激光光源的设计
第五章 RGB激光光源在显示技术方面的应用
    5.1 显示技术发展概述
    5.2 色度学基础
    5.3 激光电视的初步研究
全文总结
参考文献
发表论文和科研情况
致谢

四、板条型脉冲Nd∶YAG激光器的研究(论文参考文献)

  • [1]高功率LD侧面泵浦Nd:YAG激光器热效应研究[D]. 李淼淼. 哈尔滨工业大学, 2021
  • [2]脉冲LD间歇泵浦双程增益单掺铥2微米调Q激光器研究[D]. 温雅. 长春理工大学, 2021(01)
  • [3]基于非线性光学差频技术的小型化高重频太赫兹源研究[D]. 梅嘉林. 天津大学, 2019(01)
  • [4]高功率全固态红外激光技术研究[D]. 常金全. 桂林理工大学, 2019(05)
  • [5]特殊取向Nd:YAG/Cr4+:YAG晶体激光特性及放大研究[D]. 孙哲. 北京工业大学, 2014(03)
  • [6]高重频Ho:YAG激光器及其泵浦源Tm:YLF激光器的研究[D]. 朱国利. 哈尔滨工业大学, 2012(03)
  • [7]高平均功率电能激光器研究进展[J]. 吴武明,冷进勇,周朴,吴慧云,许晓军. 红外与激光工程, 2011(02)
  • [8]二极管泵浦固体激光器若干重要问题的研究[D]. 宋小鹿. 西安电子科技大学, 2009(04)
  • [9]固体RGB激光光源及其在显示技术方面的应用研究[D]. 王志勇. 天津大学, 2003(04)
  • [10]激光二极管泵浦固体激光器及其在强激光武器和激光聚变方面的应用前景[J]. 任国光. 激光与红外, 1993(04)

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板条型脉冲Nd∶YAG激光器研究
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