固體單頻激光技術(shù)

目錄
前言
第1章 光學(xué)諧振腔 1
1.1 法布里–珀羅腔 1
1.1.1 基本概念 1
1.1.2 無源法布里–珀羅干涉儀 10
1.1.3 有源法布里–珀羅干涉儀 19
1.2 激光的模式 24
1.2.1 縱模 24
1.2.2 橫模 25
1.2.3 高斯光束 26
1.3 單頻激光器 29
1.3.1 模式競(jìng)爭 30
1.3.2 空間燒孔引起多模振蕩 30
1.3.3 環(huán)形諧振腔 32
1.3.4 光學(xué)單向器 38
1.3.5 單頻激光器的輸出特性 41
1.4 單頻測(cè)試 44
參考文獻(xiàn) 48
第2章 熱效應(yīng)的產(chǎn)生和改善 50
2.1 熱效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)理 50
2.1.1 量子虧損 50
2.1.2 能量傳輸上轉(zhuǎn)換 51
2.1.3 激發(fā)態(tài)吸收 52
2.1.4 交叉弛豫 53
2.2 端面泵浦激光晶體的熱透鏡效應(yīng) 53
2.2.1 溫度分布 55
2.2.2 等效熱透鏡效應(yīng) 56
2.2.3 熱透鏡像散 56
2.3 影響熱效應(yīng)的因素 57
2.3.1 泵浦源 58
2.3.2 增益晶體 64
2.4 熱效應(yīng)的改善 68
2.4.1 端面熱效應(yīng)的減輕 68
2.4.2 熱透鏡效應(yīng)的減輕 70
2.5 熱效應(yīng)的補(bǔ)償 75
2.5.1 熱致球形像差的補(bǔ)償 75
2.5.2 熱透鏡像散的補(bǔ)償 75
2.6 像散自補(bǔ)償?shù)娜虘B(tài)單頻連續(xù)波激光器 78
2.6.1 減輕 Nd:YVO4 晶體的熱效應(yīng) 79
2.6.2 Nd:YVO4 晶體熱透鏡像散及其補(bǔ)償 83
2.7 磁致旋光晶體的熱效應(yīng)及其補(bǔ)償 94
2.7.1 磁致旋光晶體的熱透鏡效應(yīng) 94
2.7.2 磁致旋光晶體熱效應(yīng)的改善和補(bǔ)償 99
參考文獻(xiàn) 107
第3章 高功率單頻激光器的穩(wěn)定性 110
3.1 單縱模操控技術(shù) 110
3.1.1 熱不靈敏腔 110
3.1.2 縱模選擇技術(shù) 116
3.2 頻率穩(wěn)定性 119
3.2.1 頻率穩(wěn)定度 119
3.2.2 主動(dòng)穩(wěn)頻技術(shù) 121
3.3 功率穩(wěn)定性 137
3.3.1 端面平行的 Nd:YVO4 晶體 137
3.3.2 楔形 Nd:YVO4 晶體 140
3.4 指向穩(wěn)定性 144
3.4.1 基本概念 144
3.4.2 測(cè)量原理 145
參考文獻(xiàn) 148
第4章 強(qiáng)度噪聲的分析與抑制 151
4.1 全固態(tài)單頻連續(xù)波激光器的強(qiáng)度噪聲特性 151
4.1.1 基頻輸出激光器強(qiáng)度噪聲的理論模型 151
4.1.2 內(nèi)腔倍頻激光器強(qiáng)度噪聲的理論模型 156
4.2 強(qiáng)度噪聲的測(cè)量方法 160
4.2.1 白噪聲校準(zhǔn)測(cè)量法 160
4.2.2 自零拍噪聲測(cè)量法 161
4.3 影響強(qiáng)度噪聲的因素 165
4.3.1 泵浦源 165
4.3.2 泵浦方式 171
4.3.3 受激輻射速率 176
4.4 強(qiáng)度噪聲的抑制 187
4.4.1 電流負(fù)反饋抑制單頻激光器的強(qiáng)度噪聲 187
4.4.2 利用光電反饋抑制激光器低頻段的強(qiáng)度噪聲 193
4.4.3 模式清潔器抑制激光器的強(qiáng)度噪聲 198
4.4.4 串聯(lián)式模式清潔器抑制激光器的強(qiáng)度噪聲 202
參考文獻(xiàn) 205
第5章 利用非線性損耗提升單頻激光器的性能 207
5.1 基本原理 207
5.2 單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件 208
5.2.1 理論模型 208
5.2.2 非線性接受帶寬 209
5.2.3 單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件分析 210
5.2.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 211
5.3 提高全固態(tài)單頻連續(xù)波激光器的輸出功率 213
5.3.1 全固態(tài)單頻連續(xù)波雙波長激光器 213
5.3.2 內(nèi)腔線性損耗的測(cè)量 217
5.3.3 百瓦級(jí)全固態(tài)單頻連續(xù)波激光器 221
5.4 提高全固態(tài)單頻連續(xù)波激光器的穩(wěn)定性 227
5.4.1 基本原理 227
5.4.2 激光器及反饋控制系統(tǒng) 229
5.5 操控全固態(tài)單頻連續(xù)波激光器的強(qiáng)度噪聲 235
5.5.1 全固態(tài)單頻連續(xù)波雙波長激光器的強(qiáng)度噪聲 235
5.5.2 激光器縱模結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度噪聲之間的關(guān)系 239
5.6 實(shí)現(xiàn)超寬范圍的頻率連續(xù)調(diào)諧 244
5.6.1 基本原理 244
5.6.2 實(shí)驗(yàn)裝置 247
5.6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 248
參考文獻(xiàn) 252
第6章 寬調(diào)諧單頻激光技術(shù) 254
6.1 寬帶激光晶體材料 254
6.1.1 摻過渡金屬離子晶體 254
6.1.2 摻鉻離子激光晶體 265
6.1.3 摻稀土離子晶體 269
6.2 諧振腔設(shè)計(jì) 270
6.2.1 環(huán)形諧振腔 271
6.2.2 鈦寶石四鏡環(huán)形諧振腔的像散補(bǔ)償 273
6.2.3 像散補(bǔ)償?shù)沫h(huán)形諧振腔 274
6.3 單向運(yùn)轉(zhuǎn)方法 277
6.3.1 寬帶光學(xué)單向器 277
6.3.2 自注入鎖定激光技術(shù) 279
6.4 寬帶調(diào)諧技術(shù) 281
6.4.1 雙折射濾波片 281
6.4.2 離軸雙折射濾波片 289
6.4.3 自動(dòng)調(diào)諧的實(shí)現(xiàn) 297
6.4.4 自調(diào)諧鈦寶石激光器 302
6.5 頻率連續(xù)調(diào)諧技術(shù) 308
6.5.1 機(jī)械調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)具鎖定技術(shù) 308
6.5.2 電光效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)具鎖定技術(shù) 314
6.5.3 直接調(diào)制鎖定技術(shù) 323
6.5.4 雙折射標(biāo)準(zhǔn)具的偏振鎖定技術(shù) 324
6.5.5 引入非線性損耗 330
6.6 全固態(tài)單頻連續(xù)波鈦寶石激光器設(shè)計(jì)實(shí)例 334
6.6.1 泵浦源的選擇 335
6.6.2 耦合系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 335
6.6.3 諧振腔 337
6.6.4 內(nèi)腔損耗的測(cè)量 338
6.6.5 結(jié)果分析 340
參考文獻(xiàn) 344
結(jié)束語 348