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1、硕 士 学 位 论 文LD 泵 浦 单 纵 模 激 光 器 及频率稳定性的实验研究EXPERIMENTAL RESEARCH OF THE LD PUMPEDSLM LASER AND FREQUENCY STABILITY黄菁华哈 尔 滨 工 业 大 学2010 年 7 月国 内 图 书 分 类 号 ： TN248.2+2 学 校 代 码 ： 10213国 际 图 书 分 类 号 ： 533.951 密 级 ： 公 开工 学 硕 士 学 位 论 文LD 泵 浦 单 纵 模 激 光 器 及频 率 稳 定 性 的 实 验 研 究硕 士 研 究 生： 黄 菁 华导 师 ： 任 德 明 教 授申 请
2、 学 位： 工 学 硕 士学 科 、 专 业 ： 物 理 电 子 学所 在 单 位 ： 光 电 子 信 息 科 学 与 技 术 系答 辩 日 期： 2010 年 7 月授 予 学 位 单 位 ： 哈 尔 滨 工 业 大 学Classified Index: TN248.2+2U.D.C: 533.951Dissertation for the Master Degree in EngineeringEXPERIMENTAL RESEARCH OF THE LDPUMPED SLM LASER AND FREQUENCYSTABILITYCandidate： Huang JinghuaSuper
3、visor： Prof. Ren DemingAcademic Degree Applied for： Master of EngineeringSpeciality： Physical-ElectronicsDept.of Optic-electronicsAffiliation ： Information Science andTechnologyDate of Defence： July, 2010Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology哈 尔 滨 工 业 大 学 工 学 硕 士 学 位 论 文摘 要单 纵
4、 模 激 光 具 有 良 好 的 方 向 性 、 单 色 性 和 相 干 性 ， 因 此 ， 在 精 密 计 量 、 光 通信 、 光 频 标 、 高 分 辨 光 谱 学 等 领 域 中 得 到 了 广 泛 的 应 用 。 要 获 得 单 色 性 好 的 激 光输 出 ， 需 要 有 效 的 抑 制 多 模 振 荡 ， 消 除 烧 孔 效 应 ， 并 进 一 步 压 缩 激 光 线 宽 ， 这 对单 纵 摸 激 光 器 在 各 领 域 中 的 应 用 具 有 非 常 重 要 的 意 义 。 本 实 验 中 首 先 实 现 了 激 光器 的 单 纵 模 输 出 ， 然 后 对 输 出 光 的 频
5、 率 稳 定 性 进 行 研 究 。本 论 文 分 析 了 几 种 单 纵 模 激 光 器 的 基 本 原 理 及 特 点 ， 结 合 研 究 状 况 和 实 际 条件 ， 使 用 扭 摆 腔 法 抑 制 多 模 振 荡 选 单 纵 模 ， 综 合 了 光 栅 线 宽 压 缩 原 理 ， 设 计 一 种谐 振 腔 以 实 现 更 理 想 的 单 纵 模 输 出 。 分 析 了 各 种 因 素 对 LD 端 面 泵 浦 Nd:YAG 激 光器 频 率 稳 定 性 的 影 响 ， 并 对 激 光 器 输 出 单 纵 模 的 稳 定 性 进 行 测 量 。在 实 验 方 面 ， 根 据 理 论 分
6、析 和 激 光 器 参 数 优 化 ， 设 计 了 一 台 利 用 扭 摆 腔 技 术选 单 纵 模 的 Nd:YAG 激 光 器 。 在 激 光 阈 值 附 近 ， 单 纵 模 激 光 输 出 概 率 接 近 100%。研 究 了 泵 浦 功 率 、 棱 镜 扩 束 率 等 参 数 对 激 光 弛 豫 振 荡 输 出 功 率 的 影 响 ； 对 扭 摆 腔进 行 优 化 ， 选 择 直 角 棱 镜 组 成 双 棱 镜 系 统 进 行 光 扩 束 ， 组 合 光 栅 对 激 光 线 宽 压 缩进 行 选 频 。 对 谐 振 腔 进 行 调 试 ， 研 究 其 泵 浦 功 率 -输 出 光 功
7、率 曲 线 。 选 择 使 用 F-P干 涉 仪 与 CCD 成像来对输出的单纵模干涉环进行分析，并以此为基础对单纵模稳定 度 进 行 测 量 。 实 现 对 本 设 计 中 的 LD 泵 浦 Nd:YAG 单纵模稳定性的实验研究。关键词 Nd:YAG 激光器；单纵模；扭摆腔；频率稳定性；光栅选频-I-哈 尔 滨 工 业 大 学 工 学 硕 士 学 位 论 文AbstractSingle longitudinal mode laser has good characteristics such as coherence andmonochromaticity. Therefore, it is
8、 widely used in accurate measurement, opticalcommunication, optical frequency scale, high resolution spectroscopy. To get a laseroutput which haves good monochromaticity, we need restraint multimode oscillationeffectively and eliminate the hole-burning effect, and further compress laser linewidth. I
9、tis very significant for single longitudinal mode laser which is applicated in many field. Inthis experiment we adopt the mixed chamber. So we need have a research on frequencystability.This paper analyses many kinds of single longitudinal mode lasers characteristics andthe basic principle. With res
10、earch situation and actual conditions, choosing twisted modetechnique to restraint multimode oscillation， considering grating selected principle，design a mixed chamber to be a more ideal Single longitudinal mode output.At the sametime we analise various factors impact on the frequency stability of L
11、D pump Nd:YAGlaser, measureing its frequency stability.In the experiment aspect, a single longitudinal mode laser using twisted modetechnology is set up and configured. Near threshold, we got mostly 100% singlelongitudinal mode output. We study how parameters such as input power and prism beamexpand
12、ing rate impact to the relaxation oscillation， optimizing twisted-mode cavity andextending beam with double prism system which is composed of right angle prism. Withgrating compressing lasing linewidth， we debug mixed chamber and research the curveof pump power-output lighting power. thereby achieve
13、 this experiment which research onLD pump Nd:YAG Single longitudinal mode and its frequency stability.Keywords Nd:YAG laser； SLM； twisted mode technology； frequency stability；grating selected technology- II -哈 尔 滨 工 业 大 学 工 学 硕 士 学 位 论 文目 录摘 要 . IAbstract. II第 1 章 绪 论 . 11.1 课 题 背 景 . 11.2 单 纵 模 激 光 的 国 内 外 进 展 . 11.2.1 单 纵 模 激 光 器 的 国 外 进 展 . 21.2.2 单 纵 模 激 光 器 的 国 内 进 展 . 21.3 激 光 频 率 稳 定 性 的 国 内 外 进 展 . 31.3.1 激 光 器 频 率 稳 定 性 的 国 际 进 展 . 31.3.2 激 光 器 频 率
