声光调Q可调谐CO2激光器的研究

摘要

调Q技术的出现和发展是激光发展史上的一个重要突破,一方面在调Q激光脉冲与物质的相互作用上,直接推动了非线性光学的发展。另一方面在极窄脉宽的调Q激光脉冲上使得激光测距、激光雷达和高速全息照相等应用技术得到了很大的发展。本论文围绕声光调Q可调谐CO2激光器的输出特性及其四能级模型的模拟仿真,进行了若干问题的研究。
　　本论文首先对目前国内外调Q技术的动态做了充分调研,在此基础上依据实验室EUV项目要求,根据实验室现有条件研制了一台声光调Q可调谐CO2激光器。
　　本论文研究可调谐连续CO2激光器的目的在于获取CO2激光9～11微米全波段波长的可调谐输出,在对激光器的性能参数有一定了解后,找出后续调Q工作所需的波长谱线,为10P(20)。
　　本论文采用四能级模型对设计的声光调 Q CO2激光器的输出特性进行了模拟仿真,并将仿真结果与实验结果作比较,以观察理论模拟和实际实验两种情况下激光器输出特性的联系和变化。
　　为了能够全面的研究声光调Q CO2激光器的输出特性,本论文从放电电流、重复频率、声光开关开启时间、激光器各部件的冷却(包括放电管、AO晶体和光栅)等方面对脉冲波形(包括延迟时间、脉冲宽度、脉冲拖尾以及脉冲稳定性)和激光器的平均功率以及峰值功率进行了详细的研究。
　　通过对声光调Q可调谐CO2激光器的研究,为后续机械调Q CO2激光器和电光调Q CO2激光器的研制和研究奠定了理论和实验基础,具有较高的参考价值。

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1 绪论

1.1 CO2激光器及可调谐技术的发展和应用

1.2 调Q技术的应用及发展

1.3 本课题目的及研究工作

2 可调谐连续CO2激光器

2.1 可调谐方案

2.2 光栅调谐技术

2.3 可调谐连续CO2激光器的设计及输出特性研究

2.4 本章小结

3 声光调Q CO2激光器的模拟仿真

3.1 CO2激光器的能级结构

3.2 四能级模型

3.3 声光调Q CO2激光器的模拟仿真

3.4 理论模拟与实验结果比较

3.5 本章小结

4 声光调Q CO2激光器

4.1 声光调Q CO2激光器的器件及设计

4.2 声光调Q CO2激光器的实验结果及输出特性研究

4.3 实验遇到的问题

4.4 本章小结

5 结论与展望

致谢

参考文献

附录Ⅰ 相干公司的GEM-100可调谐CO2激光输出特性

附录Ⅱ 声光调Q可调谐CO2激光器实物图