双频激光放大特性及其热效应研究

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1、硕士学位论文题目:双频激光放大特性及其热效应研究研究生郑尧元专业电子与通信工程指导教师胡淼副教授完成日期2015年11月杭州电子科技大学硕士学位论文双频激光放大特性及其热效应研究研究生：郑尧元指导教师：胡淼副教授2015年11月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterStudyonamplificationcharacteristicandthermaleffectofdual-frequencylaserCandidate:ZhengyaoyuanSupervisor:AssociatePr

2、of.HumiaoNovember，2015杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。一申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担切相关责任。＾论文作者签名：支七曰期；班年３月Ａ＾曰；学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定：研究生在校攻读，即学位期间论文工作的知识

3、产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可１＾公布论文的全部或部分内容，可（＾允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定）＾论文作者签名：曰期：曰矣文；心．又年＾月５指导教师签名；曰期；％／占年ｊ月Ｗ曰杭州电子科技大学硕士学位论文摘要近年来，随着手机和移动互联网的日益普及流行，无线通信技术已成为通信领域研究的热点。在无线电频谱资源的使用方面，当前使用最广泛的分米波、厘米波频段资源即将被占用耗尽，人们将研究的焦点转

4、移到频率更高，频段范围更大的毫米波上。双频微片激光器输出相位相关的双频激光用于拍频获得毫米波是一个相对简单且有效的方法。因此，各国研究人员对于双频微片激光器如何输出大功率、大频差的激光研究颇多。为了获得理想的大功率双频激光源，本论文从理论和实验两方面研究如何获得大功率双频激光，并对影响激光输出的热效应进行研究，具体包括以下几方面的内容：（1）对毫米波的发展前景和几种常见的光生毫米波技术进行概述，并说明双频微片激光器用于获得毫米波源的优越性。然后对国内外关于双频微片激光器的研究现况和进展进行阐述。（2）叙述激光产生的原理和激光器的结构组成，并详细介绍激光增益介质。随后对双频微片激光器的构

5、成进行阐述。此外通过分析速率方程，推导出可以描述激光输出特性的表达式。（3）阐述两种激光模式：纵模和横模。介绍实现输出大功率双频激光的原理和方法。研究由双频Nd:YVO4晶体微片激光器和Nd:YVO4固体激光放大器组成的MOPA系统，输出的种子激光的输出功率和频谱、放大激光输出功率和放大倍数。将LD抽运功率保持在2.23W，种子激光输出功率达到最大的247.8mW，斜效率为24.34%。放大激光功率为2.38W，放大倍数为9.65。通过分析频谱和功率放大倍数可知，频谱不匹配和增益饱和效应是导致输出功率不理想的两个原因。（4）对热效应理论中的热致腔长变化以及热致折射率变化两方面进行深入研

6、究。利用热效应和频谱匹配的相关性，研究在对激光晶体施加温控的情况下，放大激光的输出功率和频谱特性。当激光晶体温度保持在53.3°C，将LD抽运功率保持在2.23W，双频放大激光的功率为2.40W，频差为45.03GHz。放大激光的光束质量相比于种子有所改善提高。通过Ansys仿真可知，在同等条件下，当激光晶体的截面边长越短、厚度越厚时，晶体内部中心与外部表面之间温差越小。关键词：光生毫米波，双频微片激光器，MOPA系统，激光放大，热效应I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTRecently,withtherisingpopularityofmobilephonesandmobi

7、leInternet,wirelesscommunicationtechnologyhasbecomeahotspotinresearchofcommunication.Intheuseofmicrowavespectrumresources,currentlythemostwidelyuseddecimeterwave,centimeterwavespectrumresourceswillrunoutofoccupied,andpeopleh