一、Transverse-Mode Control of VCSELs With Convex Mirror（论文文献综述）
张宽收,卢华东,李渊骥,冯晋霞[1]（2021）在《高功率低噪声全固态连续波单频激光器研究进展》文中研究指明高功率低噪声全固态连续波单频激光器在量子科学与技术、冷原子物理、高精度精密测量以及光学传感等领域有着广泛的应用。为了满足应用需求,在泵浦功率增大的条件下,需克服激光晶体热效应的影响,提高激光器输出功率,同时保持单频输出特性和光束质量不变,降低激光器在低频段的强度噪声并扩展激光器的输出波长等。针对这些关键问题,本课题组开展了原理研究和器件设计,研制出一系列具有不同输出波长的高功率低噪声全固态连续波无跳模单频激光器。总结和介绍了本课题组在高功率低噪声全固态连续波无跳模单频激光器方面的研究进展,并展望了单频激光器的发展趋势。
蒋建旺[2]（2020）在《超宽光谱飞秒激光的产生、放大及载波包络相移控制研究》文中研究说明超短脉冲激光技术作为激光技术的前沿领域,已经逐步发展成为现代科学技术中的基础科学,极大地推动了与之相关的高新技术和交叉学科的快速发展,并在强场物理、生物化学、微纳米尺度三维微结构制备等应用领域取得了一系列重大突破。而在超短脉冲激光技术中,获得高功率超宽光谱飞秒激光、宽谱飞秒激光脉冲放大以及对超宽光谱飞秒脉冲的载波包络相移进行控制是几个重要的研究方向。针对这几个方面,本论文开展了超宽光谱飞秒激光设计与实验研究,宽谱飞秒激光的放大与压缩实验研究,以及载波包络相移控制研究,成为开展高次谐波、阿秒脉冲产生实验的重要驱动光源。论文的主要研究内容和取得的创新性成果如下:1.论文详细介绍了啁啾脉冲放大（chirped-pulse amplification,CPA）系统中的各单元模块,针对振荡器、放大器、压缩器的全局色散管理进行了理论分析和模拟计算。采用光线追迹法对CPA系统中常用的马丁内兹展宽器、平行光栅对压缩器、棱镜对压缩器进行理论推导,获得了精确计算各单元模块引入色散的解析表达式,并分析了常见介质材料的色散特性和不同色散补偿方式的优缺点,为后续顺利开展啁啾脉冲放大实验提供了理论指导和设计基础。2.考虑一些应用对飞秒光源的平均功率有现实需求,开展了高平均功率克尔透镜锁模的飞秒钛宝石激光的实验研究。通过10 W的532 nm连续激光泵浦棱镜对色散补偿的钛宝石振荡器,获得了 2.1 W的高平均功率输出,脉冲重复频率为75.5 MHz,光谱半高全宽为12 nm,测量得到脉冲宽度为96 fs,另外研究了腔内净负色散对输出光谱的影响。3.针对目前报道的倍频程钛宝石振荡器输出功率普遍较低的现状,开展了兆瓦峰值功率倍频程光谱亚10 fs钛宝石振荡器的实验研究,利用特殊设计的双啁啾镜补偿材料色散,并在振荡器两臂插入熔融石英精确平衡两臂的色散,大大增强自相位调制效应,振荡器直接输出覆盖550-1100 nm的倍频程光谱,锁模后的平均功率高达880mW,脉冲重复频率为80 MHz,结合腔外色散补偿技术,测量得到脉宽短至6.6 fs,对应约2.4个光学周期结果。据我们所知,这是迄今为止从倍频程钛宝石振荡器所能获得的最高输出功率。4.自差频0-f法测量载波包络相移频率具有长期稳定好、成本相对低、测量引入的噪声小等优点,但是该方法需要倍频程或者准倍频程光谱的飞秒光源,搭建的难度相当大,为此我们通过设计PPLN晶体的极化周期,开展了基于较窄光谱的高平均功率亚10 fs钛宝石振荡器的载波包络相移频率进行测量和控制实验研究。首先自行搭建了亚10 fs钛宝石振荡器,在4.5 W泵浦功率下,锁模输出平均功率达660 mW,脉冲重复频率为170 MHz,光谱覆盖650-950 nm,测量得到9 fs的脉冲宽度。然后,采用单块PP-MgO:LN晶体自差频的方法测量得到信噪比为44 dB的载波包络相移频率信号,接着将载波包络相移频率信号锁定到20 MHz的参考源上,实现了 90分钟的锁定,在1 Hz到1MHz范围内的积分相位噪声为138 mrad,对应63 as的时间抖动（中心波长790 nm）。5.设计并搭建了环形腔钛宝石再生放大器,在重复频率为1 kHz、16 W的泵浦功率下,再生腔直接输出功率为3.3 W、压缩后的脉宽为31 fs的放大结果。考虑到棒状钛宝石放大中伴随较大的热透镜效应,设计并搭建了新型多通泵浦结构的钛宝石薄片再生放大器,采用啁啾脉冲放大技术,在16 W泵浦功率下,得到1.8 W的放大脉冲输出,经光栅对压缩器压缩后,得到1.45 W的输出功率,压缩效率为80%,测量得到38 fs的脉冲宽度,光束质量M2≈1.1。实验表明薄片钛宝石放大方案有利于提高放大脉冲的光束质量,但是需要对多通泵浦结构和钛宝石晶体的焊接方案进行优化,以获得更高平均功率输出。
郭松杰[3]（2020）在《基于自制超稳定F-P腔压窄外腔二极管激光线宽的实验研究》文中研究表明由于窄线宽激光其具有单色性好、稳定度高、相干长度长等优点,被广泛应用于各个研究领域。但是自由运转的激光器的线宽仍然无法满足一些要求更高的科学研究和工业生产,例如相干通信、精密测量、光学频率标准、吸收光谱计量以及光与物质相互作用等领域,需要使用线宽更窄的激光来进一步提高探测灵敏度。光学元件的面形误差是评价其加工质量的一个重要参数,提高面形误差的检测精度具有十分重要的意义。光学干涉技术可以实现光学表面的在线精确测量,光源线宽限制了进一步提高面形误差的测量精度,所以需要进一步压窄激光源的线宽。压窄各类激光器线宽,一般通过反馈控制技术来锁定激光到某一频率参考,比如原子跃迁谱线中心频率、一些外部频率标准等都可以作为频率参考。本文利用自行设计的超稳腔作为频率参考,将激光频率锁定到超稳腔的共振频率上,实现了632.8nm外腔二极管激光器（ECDL）线宽的有效压窄。本窄线宽激光产生系统的研制主要包括四部分:超稳腔设计、光路设计、ECDL激光器频率控制以及系统集成。超稳腔采用两镜法布里-玻罗腔（F-P腔）结构,腔体是膨胀系数约为10-6 K-1的微晶玻璃,腔镜为一对反射率达99.9885（±0.0035）%的平面镜和凹面镜。为了最大程度减小外界机械振动、声学噪声、空气流动、温度变化等因素对F-P腔腔长和腔体稳定性造成的影响,我们对F-P腔采取了真空密封、隔振处理、温度控制等对应措施。将F-P腔置于真空环境中,可以有效降低声音和空气流动对腔模频率的影响,利用一个分子泵机组,将真空室的真空度控制在10-5torr。为了有效隔离机械振动,F-P腔体与真空室之间用双层硅橡胶材料隔离。虽然F-P腔的腔体膨胀系数极低,受温度变化影响小,但是为了进一步稳定F-P腔的腔长,设计了温度控制系统,通过控制真空室的温度,使F-P腔处于恒温环境中。考虑到系统集成后搬运转移方便,我们设计了布局紧凑、结构稳定的光路系统。本系统采用的ECDL激光器为德国Toptica公司的DL pro系列激光器,其具有压电陶瓷（PZT）和电流调制两个频率控制端,响应带宽分别为1kHz和100MHz。激光器的频率控制采用了Pound-Drever-Hall（PDH）稳频技术,18MHz的调制频率加载到激光器的电流调制端,对F-P腔的反射信号进行解调获得误差信号,通过两路反馈控制,锁定带宽达到1MHz。通过对系统进行不断优化,最后我们将自由运转状态下约300 kHz的激光线宽压窄到了10 kHz量级,并且系统运行稳定,连续12小时锁定的频率漂移量约为30 MHz。本文研制的632.8 nm窄线宽激光源可以有效提高干涉技术对光学元件面形误差的测量精度。
梁国文[4]（2019）在《二维纳米材料超快非线性光学特性及全固态超快激光器的研究》文中提出近年来超短脉冲（超快）激光在工业精密加工、医疗美容、激光通信、军事武器以及基础科学等领域获得了广泛应用,超快激光器及相关器件正朝着低成本、高性能方向高速发展。探索具有更低成本、更高性能的新型全固态超快激光器以及与之相关的新型非线性光学器件具有十分重要的意义。随着纳米材料的兴起,基于二维（2D）纳米材料的新型可饱和吸收体和新型光限幅器件,已经成为了一个备受关注的研究热点。与传统的非线性光学材料相比,石墨烯及过渡金属硫化物等二维纳米材料具有成本低廉,制备工艺简单,工作波段宽（覆盖紫外到红外波段）等特点,在超快激光领域具有巨大的应用潜力。针对这一背景,本文主要对具有低成本、高性能的新型二维纳米材料超快非线性光学器件以及新型全固态超快激光系统进行探索研究;在新型超快非线性光学器件方面,论文主要对基于二硫化钨（WS2）纳米薄膜的锁模器件,和基于二硫化钼复合有机玻璃（MoS2/PMMA）固态光限幅器件的制备以及超快非线性光学特性展开了系统的研究;在新型超快激光器方面,论文针对具有良好应用前景的低成本、高光束质量全固态Yb:KGW新型超快激光器展开了理论及实验研究。本论文围绕超快激光相关的新型器件与系统展开了较系统的研究,主要研究内容包括以下四个方面:1.基于WS2纳米薄膜的锁模器件的制备和超快非线性光学特性研究。在理论研究方面,我们提出了一个考虑带间激子复合效应的可饱和吸收（Saturable Absorption,SA）理论模型,并成功推导出两个重要解析式,它们能够描述启动阈值Fon及调制深度?T这两个关键SA参数随激发脉冲宽度变化规律;该理论模型及解析式可以用于分析及估算2D纳米薄膜的可饱和吸收行为在飞秒至纳秒区域内随脉宽变化的规律。在实验研究中,我们采用磁控溅射沉积法成功制备了多种厚度的WS2纳米薄膜,并通过控制磁控溅射沉积时间的长短来改变WS2纳米薄膜的厚度及形态,获得了一种可以极大地调控WS2薄膜的非线性SA特性的途径。然后,分别采用飞秒（fs）、皮秒（ps）及纳秒（ns）级别的多种激光脉冲来系统地研究这些纳米薄膜的SA特性。实验与理论研究结果完全一致。这些研究结果对推动基于WS2纳米薄膜的新型可饱和吸收体的发展及相关新型超快激光器的开发有着重要意义。2.基于MoS2/PMMA复合纳米材料的固态光限幅器件的制备和超快非线性光学特性研究。我们将二维层状MoS2纳米片均匀地合成到固态PMMA中,成功制备出MoS2/PMMA复合块状材料;并分别利用皮秒及飞秒激光脉冲对这些MoS2/PMMA复合材料进行激发,对它们的超快非线性光学（NLO）特性进行了较系统的研究,同时对它们的NLO特性随MoS2纳米片浓度及激发脉冲宽度的变化规律进行了研究分析。结果表明,我们制备的少层MoS2/PMMA复合有机玻璃在飞秒和皮秒激光领域均拥有优越的光限幅特性;样品的光限幅响应随着合成到PMMA基质中的MoS2纳米片浓度的增加而增强,并随着激发脉冲宽度的增加而减弱。与10 ps激光脉冲相比,样品在100 fs激光脉冲作用下的光限幅响应要强烈很多。对于100 fs激光脉冲,此MoS2/PMMA复合玻璃展现出21.5 mJ cm-2的启动阈值,315.1 mJ cm-2的限幅阈值及1.6%的钳位透过率（限幅微分透过率）,这些值均低于此前报道的拥有类似透过率（85%）的其他块状纳米材料(Fe2O3,C60,及Se掺杂硅胶等)的对应参数。这些研究结果为MoS2/PMMA复合有机玻璃作为高效的光限幅器件在超快激光领域的应用提供了一个新途径,同时也对研制具有低光学损耗、高可靠度、低成本的固态超快光限幅器件有着重要现实意义。3.高光束质量超快激光谐振腔的解析设计方法研究。我们提出了一种用于设计两端臂像散精确补偿的激光谐振腔的解析法,该方法无需在谐振腔中引入额外的布儒斯特角单元,即可让谐振腔内两曲面镜的像散实现相互补偿,从而使得激光谐振腔两端臂的像散得到精确补偿。我们从谐振腔中两曲面折叠镜的像散能够相互补偿的充分必要条件出发,利用高斯光束传输变换理论推导出了像散相互补偿的解析表达式。利用这些解析表达式,可以直接计算出谐振腔的相关结构参数,从而轻松明了地设计出无布儒斯窗式两端臂像散同时得到精确补偿的激光谐振腔。在实验研究上,根据我们解析表达式所设计的激光谐振腔,搭建了一台典型的侧面泵浦Z型腔Nd:YAG激光器。实验结果表明,激光器两端臂光束的光斑强度分布形变及相位畸变均得到了有效的补偿,理论与实验研究结果完全吻合。本解析设计方法,有望在超快激光谐振腔设计中获得广泛应用,有助于降低高光束质量激光器的设计难度,提高超快激光谐振腔的结构灵活性,以及提升超快激光器的效率,稳定性和光束质量。4.兆瓦级全固态Yb:KGW主振荡功率放大超快激光系统的实验研究。设计并搭建了一套脉冲能量可达微焦量级（峰值功率达兆瓦级）的全固态Yb:KGW超短脉冲激光系统。该激光系统采用主振荡功率放大（Master Oscillator Power Amplifier,MOPA）结构,由种子源振荡器,脉冲选择单元及多通放大器组成。首先设计并搭建了一台基于半导体可饱和吸收镜锁模的全固态Yb:KGW超短脉冲激光振荡器作为种子源。该Yb:KGW振荡器在1037 nm处实现了平均功率高达2.2 W的超短脉冲激光输出,光光效率高达22%,输出脉冲的重复频率约为43 MHz,单脉冲能量高达51 nJ。通过调整腔内的负色散量,振荡器可以输出395 fs至1.6 ps范围内的超短激光脉冲。种子源采用了高效稳定的温度控制方案和有效的像散补偿谐振腔设计,振荡器具有较高的工作稳定性以及良好的输出光束质量。在放大的过程中,我们利用脉冲选择单元将种子脉冲的重复频率降低到10 KHz以下,再注入到多通放大器中进行放大。多通放大器采用六通式折叠腔结构,并采用输出功率高达20 W的980 nm激光二极管对Yb:KGW激光晶体进行端面泵浦。种子激光脉冲经过六通放大后,脉冲能量高达2.8μJ,相应的峰值功率可达4.9×106 W。实验结果表明,本文开发的全固态Yb:KGW超快激光系统,可以高效稳定地输出中心波长为1037 nm,脉冲能量高达2.8μJ的飞秒或皮秒激光脉冲。此兆瓦级高光束质量全固态Yb:KGW超快激光器,将成为我们研究新型纳米材料的超快非线性光学特性的有力工具,也有望在超短脉冲激光加工,医疗美容以及基础科学等领域获得广泛应用。
崔星洋[5]（2019）在《高功率单频671nm激光系统研究》文中指出激光技术的进步使得精确测量和调控原子分子系统成为现实,进而推动超冷原子物理实验迅速发展为量子模拟的理想研究平台。锂原子是超冷原子实验重要的研究对象,其质量较轻,结构简单,同时拥有费米子和玻色子两种稳定同位素,又方便Feshbach共振调控。在超冷锂原子实验中,通常需要瓦量级的671nm激光实现原子的冷却与囚禁。进一步地提升671nm激光功率,还可以有效降低亚多普勒冷却温度、实现高效蒸发冷却,大大提高6Li费米简并气体的原子数;此外,还可以搭配1342nm激光形成超晶格光场,实现基于超晶格量子气体的量子模拟实验平台。本论文基于超冷原子相关实验对于大功率671nm激光器的迫切需求,开展了大功率连续单频可调谐671nm激光系统的研究。论文以全固态激光结合外腔倍频方案为技术路线,对限制激光系统输出功率提升的晶体热效应、高功率倍频等主要难点和关键技术进行了深入和系统的研究,实现了可用于超冷原子实验的高功率连续输出、单频可调谐、窄线宽的1342nm激光器和671nm激光器,并具有良好的稳定性,可以为基于锂原子的超冷原子物理基础研究和工程应用提供重要的技术保障。具体的,本论文的研究工作包含以下三个主要内容:首先,针对全固态671nm激光方案需要高功率1342nm光源的需求,开展了高功率全固态单频可调谐1342nm激光器研究。针对激光晶体Nd:YV04的热效应进行了理论研究和系统分析,建立了晶体热力学仿真模型,研究和测量了晶体热透镜焦距,探索研究了减少和补偿晶体热效应的多个方法。采用了 888 nm波长的泵浦光,减小热量产生;采用多段掺杂晶体并使其能在低于室温下工作,改善热量分布;采用弯月形热补偿腔镜,补偿热透镜效应对腔稳定区间的影响。实现了激光在高泵浦光功率下的稳定运行。在此基础上,对高功率全固态激光的单频运转进行了研究,采用了环形谐振腔设计,腔内插入法拉第单向器实现了单方向激光运转,结合标准具实现了单频选模,采用厚薄两种标准具和压电陶瓷调谐相结合的方案,实现了冷原子实验需求的频率调谐功能。最终实现了功率大于11W的单频可调谐1342nm激光输出。接着,进行了高功率下的高效倍频技术研究。通过对现有倍频技术和非线性晶体的理论分析和实验比较,选择基于PPKTP晶体的外谐振腔倍频的方案。通过对PPKTP晶体的热效应及对于阻抗匹配和模式匹配的影响的研究,结合优化了聚焦束腰和晶体长度等参数,有效减小了热效应造成的相位失配和模式失配,最终产生了 5.2 W的671nm功率,实现了高达93%的倍频效率。最后,针对超冷原子实验对激光稳定性的要求,以及光晶格对窄线宽的要求,研究了全固态激光系统锁频与线宽压窄技术。研究中分析了影响频率稳定性、线宽等参数的主要因素,并从提高被动稳定性角度考虑,设计并实施了 1342nm激光器和671nm倍频腔的原理样机,实现了激光系统的长期高功率稳定运行测试。实现了倍频腔的 Hansch-Couillaud（HC）锁频和激光腔的 Pound-Dever-Hall（PDH）锁频。使用了 AOM提高了锁频带宽,结合两级级联PDH锁频回路,利用窄线宽的光学超稳腔,将1342nm激光的线宽从MHz线宽压窄到1kHz以下,实现了窄线宽1342nm激光输出。本文具体创新之处有:1.有效解决高功率全固态1342nm激光中晶体热效应限制功率提升的难题,采用了 888nm激光泵浦源,设计了多段掺杂激光晶体和热补偿谐振腔,实现了大于11W高功率的单频全固态1342nm激光。2.针对高功率倍频中PPKTP晶体热效应限制倍频效率的难题,提出了一种有效降低热效应提高倍频效率的技术方案,采用短晶体和大束腰半径,远离理论最优聚焦参数值,以降低热效应影响,实现了高达93%的倍频效率和5.2W单频671nm激光输出。3.实现大功率固态单频激光器和倍频腔原理样机集成研制,使得激光器和倍频腔的功率和频率被动稳定性也有了显着提升。利用级联PDH锁定技术和窄线宽超稳腔,成功将瓦级高功率1342nm激光线宽压窄到1kHz以下。
杜近宇[6]（2019）在《大口径高功率片状激光像差综合分析及控制研究》文中研究指明自1960年激光器问世以来,在将近60余年的发展历程中,激光器在军事、工业、医疗、科研等领域的应用一直是世界主要国家所追求的研发热点,并且这一趋势近年来愈加明显。就激光器本身而言,输出功率及光束质量是决定其应用前景的首要条件。二极管泵浦薄片激光器,采用圆形薄片增益介质,是一种能同时实现高功率、高效率和高光束质量的激光器设计方式。薄片激光器设计方式能够高效率地运行在脉冲工作状态下,可以作为Q开关激光器或激光放大器。在超短脉冲的产生和放大中也能实现高平均功率和高效率。因此本文针对大口径高功率薄片介质光束像差综合分析及控制开展如下的研究工作。（1）在分析薄片介质的热致像差的基础上,讨论了由于热膨胀和热致折射率改变引起的通过薄片的光程改变所造成的相位畸变,建立了非稳腔内局部强点模型,建立了薄片介质泵浦与非泵浦区域边界的波前畸变分析方法,并分析了薄片介质的边缘效应。为分析大口径薄片介质像差特性奠定了基础。（2）分析了像差在正支共焦非稳腔内的演化,讨论了光线在非稳腔内多次往返后的像差演化分析方法,通过数值模拟得到4片介质串接的正支共焦非稳腔内像差传输演化结果,并对离焦像差的校正进行了计算,最后通过快速傅里叶变换获得非稳腔输出光束的场分布。（3）针对非稳腔内复杂的像差扰动,综合采用多种措施在激光起振前最大程度的预先对静态像差进行校正。通过数值模拟与实验研究,从冷却器材料力学与结构特征对波前畸变的影响特性出发,分析了冷却器对薄片介质波前畸变的影响特性;在分析薄片镀膜畸变机理的基础上,分析了薄片正面镀膜对畸变的校正方法,并开展了实验研究;基于像差泽尼克（Zernike）多项式本质特征的研究,提出了薄片激光器腔内像差的自校正方法,可以在不插入任何其他辅助校正元件的情况下减少系统的静态像差,为激光起振阶段的动态像差校正奠定良好基础。（4）提出基于近场光斑采样的光轴探测方法,避免了光轴偏移量受到腔内像差的影响,致使光轴偏移探测结果偏离真值,从理论上证明了基于近场光斑采样的光轴偏移探测结果与像差的无关性,并从实验上证明了在小像差条件下的探测等价性;基于近场光斑采样的光轴探测技术,结合腔内往返探测技术对光轴倾斜进行有效的校正,从而实现稳定的功率输出。（5）提出往返探测的腔内像差主被动相结合的校正方法,开展了7片大口径薄片介质串接非稳腔实验研究。校正后,在200Hz重复频率泵浦条件下实现5.4k W激光输出,光束质量β=6.8,较校正前的β=32,光束质量得到大幅改善;在500Hz重复频率泵浦条件下,实现了单脉冲能量大于20J（平均脉冲能量22.3J）,光束质量β=5.5～7.5的激光输出。
马亚云[7]（2018）在《光通信波段全固态连续单频激光器研制及非经典光场产生的理论与实验研究》文中认为1.34μm波段和1.5μm波段对应光纤的低色散和低损耗传输窗口,是目前光通信领域最常用的波段。波长位于光通信波段的连续变量非经典光场,是开展量子光学研究、实现实用化连续变量量子通信的基本资源。为了获得高质量的1.34μm纠缠态光场,需要首先研制出高功率、低噪声的连续单频1.34μm/671 nm激光光源。由于存在显着的能量传输上转换（ETU）、激发态吸收（ESA）等能量过程,该光源的输出特性迥异于常见的1.06μm激光器,尚未有输出功率超过10 W的报道。在量子信息领域,通过泵浦多个光学参量振荡腔制备的多组份纠缠态光场是构建量子信息网络的基本资源。其中扩展纠缠态的尺度时,对激光器的输出功率将是一个较大的挑战。本文详细阐述了光通信波段高功率、低噪声连续单频1.34μm激光光源的理论建模和实验研制。在此基础上,分别采用非简并光学参量放大器方案和简并光学参量放大器方案开展了1.34μm光通信波段的连续变量EPR量子纠缠态光场,以及1.5μm光通信波段的明亮振幅压缩态光场的研究制备工作。主要研究内容如下:1、实验研制了一台输出功率为16 W的连续单横模1.34μm激光器。理论上,首先建立了同时考虑ETU和ESA效应的四能级全固态连续单横模1.34μm激光器理论模型,并模拟了激光器的热效应和输出特性。在理论模拟时,利用迭代计算的方法解决了理论模型中晶体内温度分布与晶体热负载、ETU和ESA效应、输出功率以及依赖于温度的相关参数之间的相互耦合问题。实验上,通过采用880 nm的激光二极管（LD）双端偏振泵浦复合Nd:YVO4晶体、降低晶体边界温度和优化输出耦合透射率的方法提高了激光器的输出功率,成功研制了一台输出功率为16 W的连续单横模1.34μm激光器,4小时内的功率稳定性优于±0.9%。实验结果与理论预测的结果能很好的吻合。2、实验研制了一台最高功率为11.3 W的全固态连续单频1.34μm Nd:YVO4激光器。首先通过详细分析主振荡模与其它模式的小信号增益与非线性损耗,建立了固体激光器实现连续单频运转的物理条件。在此基础上,对激光器的输出耦合透射率、非线性晶体的控温温度进行了实验优化,研制了一台1.34μm激光输出功率为11.3 W、671 nm激光输出功率为0.3 W的稳定运转的全固态连续单频激光器。该激光器可长期稳定无跳模运转,3小时内1.34μm激光的功率稳定性优于±0.5%、频率稳定性优于±88 MHz,其强度噪声在分析频率为2.5 MHz处即可达到散粒噪声基准（SNL）。实验结果与理论模拟结果基本吻合。3、实验研制了一台全固态连续单频671 nm/1.34μm双波长激光器。理论上,通过谐振腔设计消除了激光谐振腔自身的像散效应,并提高了振荡激光和泵浦光的模式匹配。实验上,采用880 nm的LD直接双端偏振泵浦复合Nd:YVO4晶体,并利用I类临界相位匹配的LBO晶体内腔倍频,实验获得了3.17 W的连续单频671 nm激光和2.15 W的连续单频1.34μm激光。671 nm和1.34μm激光的强度和位相噪声均在分析频率为3 MHz处达到了散粒噪声极限（SNL）。4、利用自制的低噪声连续单频671 nm/1.34μm双波长激光器实验制备了3 dB的光纤通信波段1.34μm连续变量EPR量子纠缠态光场。理论上,从郎之万方程出发,分析了非简并光学参量放大器（NOPA）参量下转换产生纠缠态光场的原理,并讨论了纠缠态光场的探测方法。实验上,利用该低噪声连续单频激光泵浦由II类准相位匹配的PPKTP晶体构成的双共振NOPA,实验制备了纠缠度为3dB的光通信波段1.34μm连续变量量子纠缠态光场。5、利用商用的单频1.5μm光纤激光器作为激光光源,实验制备了压缩度为3 dB的1.5μm明亮正交振幅压缩态光场。理论上,从系统的哈密顿量出发,分析了有信号场注入的简并光学参量放大器（DOPA）参量下转换产生明亮振幅压缩态光场的原理。实验上,首先利用模式清洁器降低了1.5μm激光和采用外腔高效倍频产生的单频780 nm激光的额外噪声。然后利用780 nm激光泵浦由I类准相位匹配的PPKTP晶体构成的DOPA,实验制备了压缩度为3 dB的1.5μm明亮正交振幅压缩态光场。本论文的创新性工作如下:1、首次建立了一个同时考虑ETU和ESA效应的四能级全固态1.34μm Nd:YVO4激光器理论模型,并利用迭代的方法解决了理论模型中晶体内温度场分布与晶体热负载、ETU和ESA效应、输出功率以及依赖于温度的相关参数之间的相互耦合问题。实验上通过采用880 nm的LD双端偏振泵浦复合Nd:YVO4晶体、降低晶体边界温度和优化输出耦合透射率的方法提高了激光器的输出功率,研制了一台输出功率为16 W的连续单横模1.34μm激光器,实验结果与理论预期能很好的吻合。2、研究了1.34μm Nd:YVO4环形激光器中引入非线性损耗后,激光器实现单纵模运转的物理条件。并利用880 nm LD双端偏振泵浦复合Nd:YVO4晶体减轻激光晶体热效应,研制了一台1.34μm激光输出功率为11.3 W、671 nm激光输出功率为0.3 W的长期稳定无跳模运转的全固态连续单频激光器。3、利用自制的低噪声连续单频671 nm/1.34μm双波长激光器泵浦非简并光学参量放大器,实验制备了3 dB的光纤通信波段1.34μm连续变量EPR量子纠缠态光场。4、利用商用的单频1.5μm光纤激光器作为激光光源,首次实验制备了压缩度为3 dB的1.5μm明亮正交振幅压缩态光场。
刘着新[8]（2013）在《光学非稳腔输出环形光束中央暗斑重构方法研究》文中研究表明非稳腔在获得高功率高光束质量的激光光束方面拥有巨大的优势。但是，由于常规非稳腔输出光束通常为环形，限制了其实际应用。本论文主要对光学非稳腔输出环形光束中央暗斑重构方法进行了研究，提出了一种新型的用于光学非稳腔输出环形光束中央暗斑重构的光学整形系统，并对其整形效果进行了理论和实验研究。首先，用特征向量法对正支虚共焦非稳腔的本征模式行为及其输出模式特性进行了系统的理论研究；根据研究结果设计出了单横模输出、输出环形光束具有近平面波前分布的正支虚共焦非稳腔。然后，提出了一种由内圆锥面环形刮刀镜和外圆锥面反射镜构成的环形光束中央暗斑重构光学整形系统；对该光学整形系统的工作原理和设计准则进行了描述和分析；设计了一套能够将之前设计的正支虚共焦非稳腔输出的环形光束整形为实心光束的光学整形系统。其次，以设计的正支虚共焦非稳腔及配套光学整形系统为基础，通过理论计算对正支虚共焦非稳腔输出环形光束及整形得到的实心光束的传输特性进行了研究，理论计算结果表明通过整形得到的圆形实心激光光束在86.5%功率通量法定义下的M2因子为1.18，接近衍射极限，与环形激光光束相比有了显着改善，提高了4.52倍。最后，通过实验研究了正支虚共焦非稳腔输出环形光束经光学整形系统变换得到的实心光束的传输特性，对实验数据的分析结果表明实心激光光束的M2因子约为3.2。综上所述，本论文提出的新型光学整形系统能够将环形光束整形为高光束质量的实心激光光束。
刘文广,邱伟成[9]（2012）在《一种非稳腔调腔干涉条纹的建模与仿真》文中研究指明非稳腔的计算机辅助准直技术对于保证高能激光器运行参数的稳定性具有非常重要的作用。文章从理论上阐明了非稳腔调腔干涉条纹形成的物理机理,建立了正支共焦非稳腔内多光束干涉的物理模型,引入失调元件的增广矩阵来描述腔镜失调引起的椭圆高斯光束传输效应、高斯光束中心的偏移效应和附加的相位倾斜效应。使用高斯光束传输的ABCD矩阵计算了调腔光束在腔内多次往返后的高斯光束复参数,将多次往返的高斯光束进行相干叠加,获得了非稳腔不同失调角情况下的调腔干涉条纹图样,定量计算了不同失调角情况下调腔干涉条纹间距的偏移量,并与实验结果进行了对比分析。结果表明在实验误差允许的前提下,仿真得到的干涉条纹图样与实验获得的干涉条纹图样具有一致性,从而证实了理论模型的正确性。理论模型的成功建立使谐振腔的失调量与干涉条纹的形态变化精确对应起来,从而可以为非稳腔计算机辅助调节的闭环控制研究提供理论指导。
罗曦[10]（2011）在《高功率激光的传输变换与光束控制研究》文中研究说明激光作为20世纪人类最伟大的科技发明之一,经过50年的发展,已与多学科相结合,并极大地推动了相关基础及应用学科研究的发展。特别是20世纪80年代中期以来,高功率激光技术的飞速发展带来了遍及科学研究、工业制造与材料加工、通讯、国防及医疗等各个领域的广泛应用。自激光发明以来,对激光传输变换及光束控制的研究一直是激光科学技术中一个十分活跃的研究领域!本论文结合高功率激光的科学研究及实际应用需求,分别从“功率通量光束传输因子Mpc2基本特性”、“光学非稳腔输出环形光束中央暗斑重构”、“高功率激光加工用宽带光束优化与控制”以及“高功率连续CO2激光束高重频脉冲调制”等四个方面,围绕高功率激光的传输变换与光束控制技术开展了深入的理论与实验研究。概括全文的研究成果及贡献,有如下几个方面：（1）对功率通量光束传输因子Mpc2的基本特性进行了探索性研究。首先从理论上证明了光学共焦腔中的“自再现”光束具有最小的Mpc2值。通过对非相干叠加高斯光束Mpc2因子的理论研究,发现该类光束的Mpc2值可以小于1,并强烈依赖于所定义的功率通量值。其次,重点针对86.5%功率通量法定义下Mpc2因子的特性展开了探索性研究：证明了轴向偏移相干叠加高斯光束的Mpc2值必定大于1。采用径向对称型高斯—拉盖尔模相干叠加的方法,构造出了一类具有Mpc2<1特性的模型光束,并首次从理论上严格证明了近轴近似条件下86.5%功率通量Mpc2因子值可以小于1!通过分析菲涅尔数对实际半共焦腔基模输出光束特性及其Mpc2因子的影响,发现了有限口径半共焦腔基模输出光束的Mpc2值不可能小于1；并从标量衍射理论出发,证明了内含λ/2相位台阶激光谐振腔与具有相同腔型结构及尺寸的实际半共焦腔完全等价,进而说明了在现有的标量衍射理论前提下,没有证据表明腔内λ/2相位台阶可以改善谐振腔的输出光束质量。最后从理论与实际应用两方面探讨了Mpc2因子与光束质量的关系。（2）对光学非稳腔输出环形光束中央暗斑重构方法进行了理论研究。首先,系统性地讨论了高功率气体激光技术研究常用腔型—正支虚共焦非稳腔的本征模式行为及其输出模式特性。在此基础上,研究了一种基于内圆锥面环形刮刀镜及外圆锥面反射镜的环形光束整形方案,并对该方案的实现原理和光路设计进行了分析。最后以工业用高功率CO2激光器的常规虚共焦非稳腔为例,对其输出模式经环形光束整形系统变换后的传输特性及其光束质量进行了讨论。理论计算结果表明,整形后圆形实心光束的光束质量有了显着改善,其86.5%功率通量光束参量积（即光束束腰与远场发散角的乘积）已接近衍射极限!（3）对高功率激光加工用宽带光束优化与控制方法进行了理论与实验研究。设计了一种适合高功率激光加工应用场合的新型宽带光斑成型抛物面镜,实现了由原始圆形光束到光强分布均匀窄条形宽带光束的有效变换,改善了激光热处理硬化层分布的均匀性。探索性地从理论与实验上研究了一种基于新型扇形类抛物面镜的高功率激光加工用激光光束展宽方法,利用该方法能够在更大尺度范围内（可达500mm）对高功率激光束进行高功率密度条件下的有效、连续可控展宽。（4）对基于旋转式多棱镜的高功率连续CO2激光束高重频脉冲调制方法进行了相关的理论与实验研究。首先从广义ABCD定律出发,对多棱镜扫描分光脉冲调制系统的实际聚焦特性进行了系统性理论研究。结果发现,通过引入一定的精确离焦量,可以实现单脉冲作用时间内聚焦光斑与待加工材料间运动速度的同步,进而在材料表面实现圆形微孔加工。在上述理论研究的基础上,本课题组开展了利用多棱镜扫描分光实现多头CO2激光轧辊表面毛化的实验研究,在其表面获得了具有良好一致性的圆形毛化点。最后我们开展了基于多棱镜扫描分光原理的水松纸激光打孔实验研究,并在高速运动水松纸的表面获得了具有均匀直径的圆形透气微孔,进一步论证了上述理论研究结果的正确性。
二、Transverse-Mode Control of VCSELs With Convex Mirror（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、Transverse-Mode Control of VCSELs With Convex Mirror（论文提纲范文）
（1）高功率低噪声全固态连续波单频激光器研究进展（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 LD端面泵浦的高功率固体激光器中的激光晶体热效应分析以及改善措施 |
| 2.1 激光器运转条件下的激光晶体热效应分析 |
| 2.2 激光晶体热效应的改善措施 |
| 1) 采用端面键合未掺杂晶体或贴合导热性能良好的晶体[39-40]。 |
| 2) 采用直接泵浦方式[41-42]。 |
| 3) 采用双端端面偏振泵浦方式[41-43]。 |
| 3 高功率全固态连续波激光器实现无跳模单频运转的原理研究和实验设计 |
| 4 高功率全固态连续波无跳模单频激光器的研究进展 |
| 4.1 连续波单频激光器输出功率的提高 |
| 4.2 连续波单频激光器噪声特性的研究和抑制 |
| 4.3 连续波单频激光器中心波长的拓宽 |
| 4.3.1 1.08 μm和540 nm高功率全固态连续波单频Nd∶YAP激光器的研制 |
| 4.3.2 946 nm和473 nm全固态连续波单频Nd∶YAG激光器的研制 |
| 4.3.3 1.34 μm和671 nm高功率全固态连续波单频Nd∶YVO4激光器的研制 |
| 4.3.4 1.55 μm全固态连续波单频Er, Yb∶YAB激光器的研制 |
| 4.3.5 不同中心波长的全固态可调谐连续波单频钛宝石激光器的研制 |
| 5 结束语 |
（2）超宽光谱飞秒激光的产生、放大及载波包络相移控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 飞秒脉冲激光的研究进展 |
| 1.2 飞秒激光脉冲的产生机理 |
| 1.2.1 锁模的基本原理 |
| 1.2.2 克尔透镜原理 |
| 1.2.3 同步泵浦锁模原理 |
| 1.3 飞秒激光载波包络相移测量与控制方法 |
| 1.3.1 载波包络相移概述 |
| 1.3.2 载波包络相移测量方法 |
| 1.3.3 载波包络相移控制方法 |
| 1.4 薄片激光器的研究进展 |
| 1.4.1 薄片激光器的特点 |
| 1.4.2 薄片振荡器的研究进展 |
| 1.4.3 薄片放大器的研究进展 |
| 1.5 本论文的主要研究内容与研究意义 |
| 第二章 飞秒脉冲放大技术与色散管理 |
| 2.1 啁啾脉冲放大技术原理 |
| 2.2 飞秒光学中的色散理论 |
| 2.3 啁啾脉冲放大系统中的各模块单元与色散计算 |
| 2.3.1 飞秒激光振荡器 |
| 2.3.2 CPA系统中的展宽器与色散计算 |
| 2.3.3 CPA系统中的放大器类型与色散计算 |
| 2.3.4 CPA系统中的压缩器与其色散计算 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 高平均功率飞秒钛宝石振荡器实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高平均功率飞秒钛宝石振荡器的设计与实现 |
| 3.2.1 光学元件的设计与选取 |
| 3.2.2 激光谐振腔的设计模拟和分析 |
| 3.3 高平均功率飞秒钛宝石振荡器的实验装置及测量结果 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 兆瓦峰值功率倍频程钛宝石激光器设计与实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 克尔透镜锁模谐振腔的一般性设计原则 |
| 4.2.1 固态激光谐振腔的腔型比较 |
| 4.2.2 克尔透镜谐振腔的最优化设计 |
| 4.2.3 固态激光谐振腔的像散及其补偿 |
| 4.2.4 超短脉冲激光振荡器的色散补偿方案 |
| 4.3 飞秒激光振荡器腔内非线性光谱展开研究 |
| 4.4 兆瓦峰值功率倍频程钛宝石振荡的实验与结果分析 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 基于自差频方法的超短脉冲载波包络相移测量与控制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 自差频测量载波包络相移的设计与实现 |
| 5.3 飞秒光学频率梳的CEO测量及锁定结果 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 千赫兹飞秒钛宝石再生放大及薄片放大方案实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 千赫兹环形再生放大实验研究 |
| 6.2.1 环形再生腔腔行设计 |
| 6.2.2 千赫兹环形再生放大系统的搭建与调节 |
| 6.2.3 千赫兹环形再生放大的实验结果与分析 |
| 6.3 千赫兹钛宝石薄片再生放大实验研究 |
| 6.3.1 钛宝石薄片的热分布分析 |
| 6.3.2 钛宝石薄片再生腔腔型和多通泵浦结构的设计 |
| 6.3.3 钛宝石薄片再生放大系统的搭建与调节 |
| 6.3.4 钛宝石薄片再生放大的实验结果与分析 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）基于自制超稳定F-P腔压窄外腔二极管激光线宽的实验研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 背景介绍 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第二章 光学干涉技术在面形误差测量中的应用 |
| 2.1 背景分析 |
| 2.2 干涉测量原理 |
| 2.2.1 光束干涉原理 |
| 2.2.2 光学样板检验原理 |
| 2.2.3 双光路干涉原理 |
| 第三章 压窄外腔二极管激光线宽的实验原理 |
| 3.1 高斯光束 |
| 3.1.1 高斯光束的基本性质 |
| 3.1.2 高斯光束的变换 |
| 3.2 光学谐振腔原理 |
| 3.2.1 谐振腔的结构分类 |
| 3.2.2 谐振腔的模式 |
| 3.2.3 F-P腔理论 |
| 3.2.4 激光到F-P腔的模式匹配 |
| 3.3 Pound-Drever-Hall稳频技术 |
| 3.3.1 频率调制光谱技术 |
| 3.3.2 波长调制光谱技术 |
| 3.3.3 光外差光谱色散谱线与吸收谱线 |
| 第四章 压窄激光线宽实验系统的设计 |
| 4.1 超稳腔的设计 |
| 4.1.1 F-P腔的制作 |
| 4.1.2 真空系统的设计 |
| 4.1.3 温度控制系统的设计 |
| 4.2 反馈控制系统的设计 |
| 第五章 实验与分析 |
| 5.1 激光到F-P腔的匹配 |
| 5.1.1 高斯光束测量 |
| 5.1.2 激光到F-P腔的模式匹配计算 |
| 5.2 真空和温控系统的调试 |
| 5.3 激光到F-P腔的频率锁定 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简况 |
（4）二维纳米材料超快非线性光学特性及全固态超快激光器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 ：绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 产生超短脉冲激光的关键技术简介 |
| 1.2.1 锁模技术的基本原理 |
| 1.2.2 锁模技术的实现方法 |
| 1.3 半导体可饱和吸收镜(SESAM)的发展状况 |
| 1.4 二维纳米材料超快非线性光学特性的研究进展 |
| 1.4.1 WS_2 二维纳米薄膜材料超快可饱和吸收特性的研究进展 |
| 1.4.2 MoS_2 纳米材料的超快光限幅特性的研究进展 |
| 1.5 全固态超快激光器的关键技术简介 |
| 1.5.1 超短脉冲激光谐振腔中像散补偿方法的研究进展 |
| 1.5.2 全固态超快激光器中的激光二极管泵浦技术 |
| 1.5.3 全固态超快激光器的增益介质 |
| 1.6 本论文的主要工作和结构安排 |
| 第二章 ：WS_2纳米薄膜锁模器件的制备和超快非线性光学特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 WS_2 纳米薄膜样品的制备及表征分析 |
| 2.3 WS_2 纳米薄膜的非线性光学实验研究及讨论 |
| 2.3.1 非线性光学实验装置 |
| 2.3.2 非线性光学实验结果及讨论 |
| 2.3.3 考虑带间激子复合效应脉冲宽度依赖的非线性吸收模型及讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 ：MoS_2/PMMA复合纳米材料固态光限幅器件的制备和超快非线性光学特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 MoS_2/ PMMA复合块状材料的制备 |
| 3.2.2 非线性光学实验装置 |
| 3.3 实验结果及讨论 |
| 3.3.1 材料表征结果及分析 |
| 3.3.2 超快非线性光学实验结果及讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 ：高光束质量超快激光谐振腔设计的解析法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 像散补偿的解析法及解析表达式 |
| 4.3 实验验证及讨论 |
| 4.3.1 像散补偿折叠腔激光器两端臂输出的光斑强度分布 |
| 4.3.2 像散补偿折叠腔激光器的相位补偿状况分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 ：兆瓦级全固态Yb:KGW超快激光系统的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 全固态Yb:KGW超快激光振荡器的实验研究 |
| 5.2.1 Yb:KGW激光晶体的工作特性 |
| 5.2.2 泵浦源及泵浦方式的特性 |
| 5.2.3 激光谐振腔的结构设计及实验 |
| 5.2.4 Yb:KGW超短脉冲振荡器的输出特性 |
| 5.3 Yb:KGW超短脉冲激光多通放大器的实验研究 |
| 5.3.1 脉冲选择单元工作特性 |
| 5.3.2 Yb:KGW超短脉冲激光多通放大器的实验装置 |
| 5.3.3 Yb:KGW超短脉冲激光多通放大器的实验结果 |
| 5.4 兆瓦级全固态Yb:KGW超快激光系统的总体描述 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 ：总结和展望 |
| 6.1 本论文的主要内容和结论 |
| 6.2 对下一步研究工作的展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的研究成果 |
（5）高功率单频671nm激光系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 超冷原子物理与激光技术 |
| 1.2 671nm激光在超冷原子实验中的需求 |
| 1.2.1 671nm激光与锂原子实验 |
| 1.2.2 671nm激光与光学超晶格 |
| 1.2.3 671nm激光的其他应用需求 |
| 1.2.4 671nm激光的需求总结 |
| 1.3 671nm激光的发展与现状 |
| 1.3.1 高功率单频671nm激光发展与现状 |
| 1.3.2 全固态671nm激光的研究进展 |
| 1.3.3 高功率单频671nm激光系统技术路线 |
| 1.4 论文结构 |
| 第2章 高功率全固态单频可调谐1342nm激光研究 |
| 2.1 全固态激光器中激光晶体的热效应研究 |
| 2.1.1 晶体热效应的产生机理 |
| 2.1.2 晶体热效应的影响 |
| 2.1.3 晶体热效应的应对方法 |
| 2.1.4 晶体热效应的测量方法 |
| 2.2 全固态激光器中单频和可调谐技术研究 |
| 2.2.1 激光谐振腔基本理论 |
| 2.2.2 选模技术与单频激光的产生 |
| 2.2.3 频率可调谐技术 |
| 2.3 高功率单频可调谐全固态1342nm激光器的设计 |
| 2.3.1 晶体与泵浦的选择 |
| 2.3.2 多段晶体的设计与热效应的测量 |
| 2.3.3 热补偿谐振腔设计 |
| 2.3.4 输出功率的优化设计 |
| 2.3.5 法拉第旋转器的设计 |
| 2.3.6 标准具设计 |
| 2.4 高功率单频可调谐全固态1342nm激光器实验研究 |
| 2.4.1 高功率单频可调谐全固态1342nm激光器实验装置 |
| 2.4.2 全固态激光装置的搭建 |
| 2.4.3 高功率单频可调谐全固态1342nm激光器实验结果 |
| 第3章 高效率产生高功率671nm激光技术研究 |
| 3.1 激光倍频技术的基本理论 |
| 3.1.1 二次谐波的产生 |
| 3.1.2 相位匹配与准相位匹配 |
| 3.2 高功率倍频中PPKTP晶体的热效应研究 |
| 3.2.1 热效应产生的机理 |
| 3.2.2 热效应的主要影响 |
| 3.3 高效率倍频腔的设计 |
| 3.3.1 倍频腔的选择 |
| 3.3.2 晶体与聚焦参数 |
| 3.3.3 模式匹配 |
| 3.3.4 阻抗匹配 |
| 3.4 高功率671nm倍频实验研究 |
| 3.4.1 高功率671nm倍频实验装置 |
| 3.4.2 晶体热效应与匹配情况测量 |
| 3.4.3 倍频结果的测量 |
| 3.4.4 倍频结果的不确定度分析 |
| 3.4.5 其他倍频方案的倍频结果 |
| 第4章 激光稳定性与线宽压窄技术研究 |
| 4.1 激光的稳定性 |
| 4.1.1 激光器功率和频率特性 |
| 4.1.2 全固态激光器的频率特性 |
| 4.2 激光的线宽压窄技术研究 |
| 4.2.1 激光的稳定技术 |
| 4.2.2 全固态激光器的线宽压窄 |
| 4.2.3 激光稳光强技术原理 |
| 4.2.4 激光稳频技术原理 |
| 4.3 激光系统被动稳定性提升的设计和测试 |
| 4.3.1 稳定性问题与设计现状 |
| 4.3.2 激光器原理样机设计 |
| 4.3.3 激光器稳定性测试 |
| 4.3.4 倍频腔的一体化设计 |
| 4.4 激光系统的主动稳定系统设计和测试 |
| 4.4.1 PID电路板的设计与制作 |
| 4.4.2 671nm倍频腔的稳定 |
| 4.4.3 1342nm激光器的稳频系统 |
| 4.4.4 1342nm激光线宽的测量 |
| 第5章 总结 |
| 5.1 研究总结 |
| 5.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 激光器原理样机主要部分结构设计图 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（6）大口径高功率片状激光像差综合分析及控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1.绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 二极管泵浦薄片激光器发展概况 |
| 1.3 腔内像差校正技术国内外研究现状 |
| 1.3.1 腔内像差主动校正技术国内外研究现状 |
| 1.3.2 腔内像差被动控制技术国内外研究进展 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 1.4.1 研究对象 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 2.大口径薄片介质热致像差分析 |
| 2.1 薄片增益介质表面温度 |
| 2.2 薄片介质热应力与畸变 |
| 2.3 薄片介质的边缘效应 |
| 2.4 本章小结 |
| 3.非稳腔腔内像差演化规律研究 |
| 3.1 理论基础 |
| 3.2 数值仿真模拟 |
| 3.3 非稳腔局部强点 |
| 3.4 本章小结 |
| 4.薄片激光像差被动控制 |
| 4.1 薄片增益介质的热畸变控制研究 |
| 4.1.1 冷却器材料力学特性分析 |
| 4.1.2 冷却器的结构力学特性分析 |
| 4.1.3 冷却器对焊接畸变的影响 |
| 4.1.4 大口径薄片焊接实验结果 |
| 4.2 薄片镀膜畸变校正 |
| 4.2.1 薄片镀膜畸变机理 |
| 4.2.2 正面镀膜校正方法研究 |
| 4.2.3 薄片镀膜实验结果 |
| 4.3 多片介质串接非稳腔腔内像差自校正研究 |
| 4.3.1 像差自校正理论设计 |
| 4.3.2 像差自校正实验装置 |
| 4.3.3 像差自校正数值仿真结果 |
| 4.3.4 像差自校正实验结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 5.薄片激光像差主动校正 |
| 5.1 腔内光轴漂移校正方法 |
| 5.2 基于近场光斑采样的光轴探测技术 |
| 5.2.1 传统质心探测方法的局限性 |
| 5.2.2 不同像差成分与光轴偏移计算 |
| 5.2.3 基于近场光斑采样的光轴探测技术 |
| 5.3 基于远场光斑采样的往返探测腔内倾斜校正 |
| 5.3.1 往返探测腔内倾斜校正原理 |
| 5.3.2 往返探测无源腔内倾斜校正实验 |
| 5.3.3 往返探测有源腔内倾斜校正实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 6.非稳腔集成实验 |
| 6.1 非稳腔腔内高阶像差校正技术研究 |
| 6.2 非稳腔腔内像差校正策略 |
| 6.3 实验装置及结果 |
| 7.总结与展望 |
| 7.1 论文的主要研究成果及特色 |
| 7.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）光通信波段全固态连续单频激光器研制及非经典光场产生的理论与实验研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 全固态激光器的发展概况 |
| 1.2 全固态1.34μm激光光源的应用及研究现状 |
| 1.2.1 1.34μm激光器的应用 |
| 1.2.2 全固态1.34μm激光的研究现状 |
| 1.3 全固态连续单频激光器的应用和研究现状 |
| 1.3.1 全固态连续单频激光器的产生方法 |
| 1.3.2 全固态连续单频1.34mm和671nm激光器的应用 |
| 1.3.3 全固态连续单频1.34mm和671nm激光器的研究现状 |
| 1.4 光通信波段非经典光场的应用和研究现状 |
| 1.4.1 非经典光场的应用 |
| 1.4.2 非经典光场的研究现状 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 第二章 LD端面泵浦激光器中晶体热效应及改善措施 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 激光晶体热效应的产生机理 |
| 2.3 减轻热效应的措施 |
| 2.3.1 采用特殊晶体减轻热效应 |
| 2.3.2 改善泵浦方式减轻热效应 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 LD泵浦的高功率单横模1.34μm激光器的理论和实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Nd:YVO_4晶体的性质 |
| 3.2.1 Nd:YVO_4晶体的光谱和物理性质 |
| 3.2.2 Nd:YVO_4晶体的精细能级 |
| 3.2.3 1.34μmNd:YVO_4激光器中的能量过程 |
| 3.3 考虑ETU和ESA效应的速率方程模型 |
| 3.4 ETU和ESA效应对激光晶体热负载的影响 |
| 3.5 求解温度场 |
| 3.5.1 热传导泊松方程及边界条件 |
| 3.5.2 泊松差分方程 |
| 3.5.3 导数边界条件 |
| 3.5.4 松弛法求解温度分布 |
| 3.6 激光晶体热焦距 |
| 3.7 理论模拟激光器输出特性及优化 |
| 3.8 实验装置 |
| 3.9 实验结果及分析 |
| 3.10 本章小结 |
| 第四章 LD泵浦的高功率连续单频1.34μm激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论分析 |
| 4.2.1 小信号增益 |
| 4.2.2 非线性损耗 |
| 4.2.3 激光器单频运转条件 |
| 4.3 环形激光器谐振腔设计 |
| 4.4 实验装置 |
| 4.5 实验结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 光通信波段非经典光场产生的理论和实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 内腔倍频双波长671nm/1.34μm激光器的研制 |
| 5.2.1 实验装置及激光谐振腔设计 |
| 5.2.2 激光器参数测试 |
| 5.2.3 模式清洁器过滤激光器噪声 |
| 5.3 1.34μm连续变量量子纠缠态光场产生的理论和实验研究 |
| 5.3.1 连续变量纠缠态的产生 |
| 5.3.2 连续变量纠缠光场的探测 |
| 5.3.3 实验装置 |
| 5.3.4 实验结果及分析 |
| 5.4 1.5μm压缩态光场产生的理论和实验研究 |
| 5.4.1 连续变量压缩态的产生 |
| 5.4.2 连续变量压缩态光场的探测 |
| 5.4.3 实验装置 |
| 5.4.4 实验结果及分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 成果目录 |
| 致谢 |
| 个人简况 |
（8）光学非稳腔输出环形光束中央暗斑重构方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 国内外光学非稳腔及其光束质量控制技术的发展概况 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光学非稳腔输出光束的光束质量控制技术的研究与发展 |
| 1.3 本论文的主要内容及结构安排 |
| 2 正支虚共焦非稳腔的本征模式研究及其设计 |
| 2.1 正支虚共焦非稳腔的衍射积分方程及其离散化 |
| 2.2 正支虚共焦非稳腔的本征模式及模式特征 |
| 2.3 正支虚共焦非稳腔的结构参数设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 光学非稳腔输出环形光束中央暗斑重构光学整形系统设计 |
| 3.1 非稳腔输出环形光束中央暗斑重构系统的实现原理与结构 |
| 3.2 环形激光光束中央暗斑重构光学整形系统设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 环形光束中央暗斑重构前后光束质量评价问题研究 |
| 4.1 环形光束光束质量的评价方法选择 |
| 4.2 环形光束的传输特性及其光束质量 |
| 4.3 中央暗斑重构后的实心光束的传输特性及其光束质量 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 光学非稳腔输出环形光束中央暗斑重构方法的实验研究 |
| 5.1 环形光束中央暗斑重构光学整形系统试验装置及实验 |
| 5.2 环形光束中央暗斑重构的实验数据及分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 研究内容及其结论 |
| 6.2 主要特色与创新 |
| 6.3 对未来工作的展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 1 攻读所示学位期间所获相关成果 |
（9）一种非稳腔调腔干涉条纹的建模与仿真（论文提纲范文）
| 1 非稳腔调腔干涉条纹形成机理的物理模型 |
| 1.1 调腔干涉条纹的形成机理分析 |
| 1.2 腔镜失调引起的椭圆高斯光束传播 |
| 1.3 腔镜失调引起的高斯光束中心偏移和附加相位倾斜 |
| 2 非稳腔调腔干涉条纹仿真结果与实验结果的对比分析 |
| 2.1 仿真结果与试验结果的干涉条纹形态的定性比较 |
| 2.2 仿真结果与试验结果的干涉条纹间距的定量比较 |
| 3 结 论 |
（10）高功率激光的传输变换与光束控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 "特种光束"研究进展概述 |
| 1.3 光学非稳腔及其光束质量控制技术的研究与发展 |
| 1.4 高功率激光加工用宽带光束处理技术研究进展 |
| 1.5 高功率连续CO_2激光脉冲调制方法研究进展 |
| 1.6 本论文的主要研究内容及结构安排 |
| 2 基于强度二阶矩的M~2因子及其光束传输变换理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于强度二阶矩的M~2因子概念及其定义 |
| 2.3 强度二阶矩定义下M~2≥1的相关证明 |
| 2.4 基于强度二阶矩的广义ABCD定律 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于功率通量法的M_(pc)~2因子及其特性研究初探 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于功率通量法的M_(pc)~2因子概念及其定义 |
| 3.3 光学共焦腔中的"自再现"光束具有最小的M_(pc)~2值 |
| 3.4 非相干叠加高斯光束的M_(pc)~2因子 |
| 3.5 轴向偏移相干叠加高斯光束的M_(pc)~2因子 |
| 3.6 高斯—拉盖尔模叠加光束的M_(pc)~2因子可以小于1 |
| 3.8 从理论与实际应用角度看M_(pc)~2因子与光束质量 |
| 3.9 本章小结 |
| 4 光学非稳腔输出环形光束中央暗斑重构方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光学非稳腔本征模式行为研究 |
| 4.3 非稳腔输出环形光束的光学整形系统设计 |
| 4.4 整形前后相关光束质量评价问题研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 高功率激光加工用宽带光束优化与控制方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 新型宽带光斑成型抛物面镜及其应用研究 |
| 5.3 基于新型扇形类抛物面镜的高功率激光光束展宽方法研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 高功率连续CO_2激光束高重频脉冲调制方法研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于旋转式多棱镜的高功率连续CO_2激光束脉冲调制原理 |
| 6.3 聚焦特性分析 |
| 6.4 基于多棱镜扫描分光原理的双头激光毛化实验研究 |
| 6.5 基于多棱镜扫描分光原理的水松纸激光打孔实验研究 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 主要研究内容与结论 |
| 7.2 主要特色与创新 |
| 7.3 对未来工作的展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 |
| 附录2 攻读博士学位期间所获相关成果 |
| 附录3 关于非相干叠加高斯光束的M_(pc)~2极值讨论(第3.4节) |
| 附录4 计算一个积分的值(第3.6.2节) |
四、Transverse-Mode Control of VCSELs With Convex Mirror（论文参考文献）
- [1]高功率低噪声全固态连续波单频激光器研究进展[J]. 张宽收,卢华东,李渊骥,冯晋霞. 中国激光, 2021(05)
- [2]超宽光谱飞秒激光的产生、放大及载波包络相移控制研究[D]. 蒋建旺. 西安电子科技大学, 2020(02)
- [3]基于自制超稳定F-P腔压窄外腔二极管激光线宽的实验研究[D]. 郭松杰. 山西大学, 2020(01)
- [4]二维纳米材料超快非线性光学特性及全固态超快激光器的研究[D]. 梁国文. 深圳大学, 2019(09)
- [5]高功率单频671nm激光系统研究[D]. 崔星洋. 中国科学技术大学, 2019(02)
- [6]大口径高功率片状激光像差综合分析及控制研究[D]. 杜近宇. 南京理工大学, 2019(01)
- [7]光通信波段全固态连续单频激光器研制及非经典光场产生的理论与实验研究[D]. 马亚云. 山西大学, 2018(04)
- [8]光学非稳腔输出环形光束中央暗斑重构方法研究[D]. 刘着新. 华中科技大学, 2013(06)
- [9]一种非稳腔调腔干涉条纹的建模与仿真[J]. 刘文广,邱伟成. 国防科技大学学报, 2012(01)
- [10]高功率激光的传输变换与光束控制研究[D]. 罗曦. 华中科技大学, 2011(09)