【摘 要】
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随着经济的发展,全球环境的恶化,需要更加精确的大气风场和二氧化碳浓度变化的数据。相干多普勒激光雷达和差分吸收激光雷达是精确地测量大气风场和二氧化碳浓度的有效工具。
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随着经济的发展,全球环境的恶化,需要更加精确的大气风场和二氧化碳浓度变化的数据。相干多普勒激光雷达和差分吸收激光雷达是精确地测量大气风场和二氧化碳浓度的有效工具。相干多普勒激光雷达和差分吸收激光雷达对光源具有很高的要求。其激光光源需要是单纵模、窄线宽和高能量的激光器。而2μm注入锁频激光器不仅具有这些特性,且对人眼安全,大气透过率高。注入锁频技术,就是把单纵模、窄线宽、功率低的激光器输出的激光作为种子光,注入到另一个高能量振荡器中,这样可以控制高能量激光器发射窄线宽、单纵模、高能量激光。注入锁频技术又分为直腔注入法和环形腔注入法。注入锁频激光器包括主激光器和从激光器两部分。 主激光器方面,分析了Tm:LuAG晶体的物理特性、吸收和发射光谱以及Tm3+的能级结构。本文选择了运用双F-P标准具法来获得Tm:LuAG单纵模激光器。首先对双F-P选单纵模的方法进行了理论分析,并建立了数学模型,计算出F-P插入角度。实验中,研究了两种不同规格和掺杂浓度的Tm:LuAG激光器,分别利用双F-P标准具法实现了这两种主激光器的单纵模输出。 从激光器方面,设计了Tm:LuAG从激光器的腔形结构并进行了从激光器激光输出的研究。首先运用ABCD矩阵的方面设计了从激光器的环形腔结构,测量晶体的热焦距。然后试验研究了不同透过率的输出镜以及不同泵浦方式的从激光器的输出特性。并对不同调Q重频下的脉冲输出特性进行了探讨。 锁频激光器方面,分析了主、从激光器的模式匹配对注入锁频信号提取的影响。探讨了不同模式匹配情况下的耦合系数。然后设计了耦合系统,并运用其实现了Tm:LuAG激光器的注入锁频。
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