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此时就会使得激光器腔中的光子数密度数值达到最大。
(4)光子数的密度开始降低,但是脉冲依旧存在,所以反转粒子数密度依然在极具降低。在抽运速率的作用下方程(4.2)中的第二个微分方程右边变化为零的时候,增益介质的反转粒子数密度会降低到最小数值。
(5)接下来,随着时间的增加,增益介质的反转粒子数密度逐渐减小,最后达到最小值,整个激光脉冲过程就结束了。
x 1023x 1024105反转粒子数密度(m-3)光子数密度(m-3)
500.01520.01520.0152时间(s)0.01520.01520.01520图4.3 一个激光脉冲产生过程中的光子数密度和反转粒子数密度随时间变化
运行上述代码,继续代入数值,进行仿真,可以看出被动调Q激光脉冲发生重复的频率以及脉冲的宽度等数值。
编写程序,在MATLAB中运行,可以确定激光脉冲(光子数密度)的峰值所处的位置,继续仿真分析,可以得出发生重复的频率、脉冲的宽度等数值。程序代码见附录。仿真后,可以得到若干重叠的激光脉冲的图像,见图4.4。从图中可以得出结论,与通过数值来计算得到的激光脉冲波形的形状相对比,基本是吻合的。
从MATLAB命令窗口中可以得到脉冲发生重复的频率数值是为670.66Hz,激光脉
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冲的宽度(FWHM)是95.899ps。
109876543210-5-4-3-2-101234x 105-10x 1023
图4.4 数值计算得到的多个激光脉冲波形的叠加
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结 论
联合国把2015年确立为国际光年,希望以此来引领人们认识到数年来人类在光学领域取得的重要成果。在许许多多的问题上,光学都发挥了巨大的作用。在以后的发展中,光学必将在能源,公共事业,教育等领域发挥重要作用。21世纪是信息时代,信息学科和信息产业快速发展,在光电信息学科方面发展尤为迅速。光波导和激光是目前两个很重要的研究门类。激光在生产实践迫切需要的背景下产生,它一进入大众的视野,就获得了飞速发展。利用新技术,使得激光在大众生活中发挥重要作用。激光二极管抽运的被动调Q微晶片激光器在远程测量,公共设施,医学外科,环境等很多领域具有广泛应用前景。
本文通过理论仿真来研究被动调Q微晶片激光器的特性,对被动调Q过程进行分析,了解其特性。
本文第一章首先对激光的发展做了一个综述,介绍了激光的基本理论,并详细分析了吸收和光学增益。
本文第二章介绍了激光调Q原理,给出了主动调Q和被动调Q的方法。 本文第三章介绍了激光二极管抽运的微晶片激光器,针对此激光器,介绍了其基本构成,特定的抽运方式,最后,展示了近年来的发展概况。
本文第四章在Windows平台下利用Matlab进行仿真,仿真展示出了不同参量下被动调Q脉冲的输出,调Q过程中光子数密度,增益介质反转粒子数密度,可饱和吸收体基态粒子数密度随时间的变化以及激光脉冲的产生过程,脉冲的重复频率,脉冲宽度等值。通过数值计算得到的激光脉冲波形形状大体相同。
本文对被动调Q的方法进行了较为深入的研究,但是依然还有很多问题值得研究。下一步的研究工作有:二极管抽运的激光器可靠性的研究,新激光激发方式研究以提高激光器效率的研究。
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致 谢
大学四年的学习生涯已经接近尾声,值此答辩之际,我想对我的母校,我的老师们表示衷心的感谢!在这里,首先,我想由衷地对黄力群老师表达诚挚的谢意。本文的选题及课题研究都是在黄老师的指导下完成的,在黄老师耐心而又细心的指导下,我才得以完成本文。黄老师在学术上孜孜以求的态度,在生活上认真负责的态度深深感染了我,对我以后的工作学习有很好的指引作用。
同时,我还要感谢大学四年所有教过我的老师们,是你们,循循善诱,教会了我专业知识,锻炼了动手能力等专业技能,培养了正确的学习方法以及良好的思维方式,老师们以身作则,我耳濡目染,也这一言一行中感受到了浓浓的学术氛围,以及做人的准则。当我们在学习生活中遇到困难时,老师们从来不会感到厌烦,而是抱着认真求实的态度为我们一一解答,老师们亦师亦友,教会了太多太多,谢谢老师们把我培养成了对社会有用的人!同时,我还要感谢我的同学,感谢他们为我提出的有益的建议和意见,让我更快的领悟学习方法,感谢同学在生活中点点滴滴的帮助,让我感受到温暖,有了他们的支持、鼓励和帮助,我才能充实的度过了四年的学习生活。最后,感谢我的母校,给了我这样一个平台,给了我学习的机会,给我树立了正确的人生观,价值观,世界观,为我一生的发展奠定坚实的基础!
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参考文献
[1] 周炳琨,高以智,陈倜嵘,等.激光原理[M].北京:国防工业出版社,2000. [2] Koechner W.固体激光工程[M]. 北京:科技出版社,2002.
[3] 周城,张仲,赵朋,等.LD泵浦Nd3+∶GVO4/ Cr4 +∶YAG固体激光器[J].光子学报,2006 ,35(6):801-803 .
[4] 杜晨林,刘均海,王正平等.LD抽运声光调Q高重复频率短脉宽Nd3+∶YVO4激光器 [J] .中国激光,2002 , A29(6):489~491
[5] 潘雷,侯学元,李宇飞等.氙灯抽运Nd3+∶GdVO4晶体的脉冲激光性能[J].中国激光, 2004 , 31(3):262-264
[6] 漆云凤,楼祺洪,张影华等.Cr4+∶YAG被动调Q Nd3+∶YAG陶瓷激光器的研究[J].中国激光,2005 ,32(11):1449~1454
[7] 尹召,沈德元,值田宪一.激光二极管抽运的Nd3+∶GdVO4激光器[J].光学学报,2000 , 20(10):1374~1377
[8] 王建华,翟刚,金锋等.LD直接侧面抽运棒状介质的光场研究[J].激光技术,2004, 28(1):36~41
[9] 候霞,陆雨田,胡企铨.折返式激光二极管侧抽运Nd3+∶YAG激光器[J].光学学报,2004 , 24(10):1349~1352
[10] 范琪康,陆祖康,吴碧珍等.稳定准直的线偏振输出激光器[P] .中国专利:87216562 , 1987
[11] 吴逢铁,张文珍.不同腔型Cr4 +∶YAG被动调Q激光器[J] .华侨大学学报,2000 , 21(3):239~242
[12] 欧阳斌,丁彦华,万小珂等.Cr4 +∶YAG的可饱和吸收特性与被动Q开关性能研究[J] .光学学报,1996 ,16(12):1665~1670
[13] 候霞,陆雨田,胡企铨.折返式激光二极管侧抽运Nd3+∶YAG 激光器[J] .光学学报,2004 , 24(10):1349~1352
[14] 杨昱冰,王石语,文建国,等.大功率抽运DPL被动调Q的计算机模拟[J].红外与激光工程,2004, 33(2):129-132.
[15] 许毅,于海波,吴玉松,等.激光二极管抽运的国产Yb∶YAG陶瓷激光器[J].中国激