《三镜腔单纵模TEA CO2激光器实验研究（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三镜腔单纵模TEA CO2激光器实验研究（学位论文-工学）（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、工 学 硕 士 学 位 论 文三 镜 腔 单 纵 模 TEA CO2激 光 器 实 验 研 究孙 宇哈尔滨工业大学2007 年 7 月国 内 图 书 分 类 号 ： TN248.2+2国 际 图 书 分 类 号 ： 533.951工 学 硕 士 学 位 论 文三 镜 腔 单 纵 模 TEA CO2激 光 器 实 验 研 究硕 士 研 究 生： 孙 宇导 师 ： 曲 彦 臣 副 教 授申 请 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： 2007 年 7 月授 予 学 位 单 位 ： 哈 尔 滨 工
2、业 大 学Classified Index: TN248.2+2U.D.C: 533.951Dissertation for the Master Degree in EngineeringEXPERIMENTAL RESEARCH OFTHREE MIRROR CAVITY SINGLELONGITUDINAL MODE TEA CO2 LASERCandidate： Sun YuSupervisor： Vice Prof. Qu YanchenAcademic Degree Applied for： Master of EngineeringSpeciality： Physical-Ele
3、ctronicsDepartment of Opto-Affiliation ： electronics InformationScience and TechnologyDate of Defence： July, 2007Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology哈 尔 滨 工 业 大 学 工 学 硕 士 学 位 论 文摘 要用 于 大 气 环 境 监 测 的 相 干 探 测 CO2 激 光 差 分 吸 收 雷 达 ， 具 有 报 警 速 度快 、 探 测 灵 敏 度 高 、 作 用 距 离 远 、 探 测 范
4、 围 广 等 优 点 ， 已 被 广 泛 地 研 究 和 应用 。 TEA(Transversely Excited Atmospheric) CO2激 光 器 工 作 在 911m 的 红外 波 段 ， 是 运 行 在 大 气 窗 口 并 且 对 人 眼 安 全 的 激 光 器 。 因 此 ， 单 纵 模 TEACO2激 光 器 是 相 干 探 测 CO2激 光 差 分 吸 收 雷 达 的 理 想 光 源 和 核 心 器 件 。本 文 概 括 论 述 了 TEA CO2激 光 器 的 工 作 特 性 ， 分 析 了 TEA CO2激 光 器 选横 模 和 选 纵 模 的 方 法 ， 确 定
5、了 应 用 谐 振 腔 中 插 入 小 孔 光 阑 的 方 案 选 择 基 横模 ， 应 用 三 镜 腔 中 插 入 标 准 具 的 方 案 选 择 单 纵 模 。 根 据 选 择 单 纵 模 的 原 理 ，完 成 了 三 镜 腔 TEA CO2激 光 器 子 腔 参 数 的 设 计 与 标 准 具 参 数 的 设 计 。在 实 验 方 面 ， 首 先 对 本 论 文 中 应 用 的 三 镜 腔 单 纵 模 TEA CO2激 光 器 的 主腔 进 行 了 放 电 实 验 研 究 。 激 光 器 采 取 了 新 型 的 电 极 结 构 和 预 电 离 方 式 ， 增 加了 激 活 体 积 ， 使
6、 放 电 更 稳 定 。 这 样 有 利 于 提 高 基 横 模 的 输 出 能 量 ， 更 有 利 于实 现 激 光 器 单 纵 模 输 出 。 对 影 响 气 体 快 放 电 的 因 素 ， 如 工 作 气 压 、 充 放 电 电感 及 输 入 电 压 等 进 行 了 实 验 研 究 ， 确 定 了 充 放 电 谐 振 回 路 的 最 佳 参 数 ， 最 终实 现 了 三 镜 腔 单 纵 模 TEA CO2激 光 器 的 稳 定 放 电 。 放 电 实 验 完 成 后 ， 进 行 了三 镜 腔 的 组 建 与 调 整 。 而 后 首 先 进 行 了 基 横 模 输 出 实 验 研 究 ，
7、束 散 角 的 测 量以 及 子 腔 长 度 对 基 横 模 输 出 能 量 影 响 的 研 究 ； 接 着 完 成 了 三 镜 腔 内 插 入 标 准具 的 安 装 与 调 整 ； 最 后 调 整 三 镜 腔 TEA CO2激 光 器 实 现 单 纵 模 输 出 ， 并 对 单纵 模 激 光 能 量 和 波 长 进 行 了 测 量 。 最 终 得 到 单 纵 模 能 量 为 20mJ， 波 长 为10.594m， 脉 冲 宽 度 为 100ns。关 键 词 TEA CO2激 光 器 ； 三 镜 腔 ； 单 纵 模 ； 火 花 阵 列 ； 标 准 具-I-哈 尔 滨 工 业 大 学 工 学 硕
8、 士 学 位 论 文AbstractCO2 laser differential absorption lidar used for atmospheric environmentmonitoring has been widely investigated and used due to the advantage of rapidalarm, high detecting sensitivity, long operational distance, large detecting areasand so on. TEA(Transversely Excited Atmospheric)
9、CO2 laser works in the911m region of the spectrum, in which characteristic absorption lines of mostatmosphere pollutant lies. It works in the atmospheric “transparency windows”and is safe for the human eyes. Single mode longitudinal TEA CO2 laser is anideal optical source and core part of CO2 laser
10、differential absorption lidar.In this paper the characters of TEA CO2 laser has been generally described.The method of fundamental transverse mode selection as well as singlelongitudinal mode selection has been analyzed. Finally the plan of an etaloninside a three-mirror resonator as well as the pla
11、n of an aperture inside the cavityhas been chosen. The parameters of the three-mirror cavity laser and the etalonhave been designed.We have done some research on the discharge of the main cavity in the three-mirror resonator at first. A new structure of the electrode and a new type ofpreionization h
12、ave been applied in the laser, which increases the volume of theactivation area and makes the discharge more stable, improving the energy of thefundamental transverse mode and making the single longitudinal mode moreavailable. The factors influencing the fast discharge of the gas, such as gaspressur
13、e, the inductance of charge and discharge, the area of input voltage havebeen investigated. The best parameters about syntony loop of charge anddischarge have been confirmed, and three-mirror cavity TEA CO2 laser hasrealized stable glow discharge at the same time. We have installed and adjustedthe t
14、hree-mirror resonator. The fundamental transverse mode of the laser isinvestigated, which includes the measurement of the angle of divergence andrelation between the length of the sub cavity and the output energy of thefundamental transverse mode. The etalon is mounted and adjusted in the subcavity.
15、 The single longitudinal mode is finally achieved and the wave length as- II -哈 尔 滨 工 业 大 学 工 学 硕 士 学 位 论 文well as the energy of the laser mode is measured. The energy of singlelongitudinal mode is 20mJ, with the wave length 10.594m and the width of thepulse 100 ns.Keywords TEA CO2 laser； three-mirror cavity； single longitudinal mode；spark-array； etalon- III -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 .
