一、采用声光调Q获得激光脉冲序列的研究（论文文献综述）
陈忆兰,朱小磊[1]（2021）在《高重复频率大能量簇式脉冲输出激光器技术》文中认为簇式脉冲输出激光器在非平面激光诱导荧光诊断、激光精细加工、激光遥感探测等领域具有广泛的应用前景。根据技术路线不同,系统阐述了基于调制选取脉冲法和基于泵浦脉冲调Q法实现的簇式脉冲序列输出的激光器发展历程,着重分析了各自的技术特点,并对簇式脉冲序列输出激光器的发展趋势进行了展望。
刘海洋[2]（2021）在《基于石墨烯量子点与二硫化钼的全固态调Q脉冲激光器研究》文中进行了进一步梳理全固态、窄脉宽、高重频的调Q脉冲激光器因其在激光通信、激光医疗、信息传输、军事遥感等领域有着广泛的应用前景而备受关注。采用双损耗调制技术可以进一步压缩脉宽,并提高脉冲波形的对称性。与主被动调Q激光器相比,双被动调Q激光器无需添加电光调制器或声光调制器等主动调Q元件,不仅可以降低成本,而且有助于缩短激光器的腔长,这对于固体激光器在未来向小型化市场发展极为有利。本论文将具备非线性吸收特性的石墨烯量子点（GQDs）和二硫化钼（MoS2）两种材料制备成双饱和吸收体,并作为Nd:YVO4激光器的调Q器件,研究双被动调Q激光器在1064 nm和532 nm处脉冲激光的输出特性。论文的具体工作内容如下:（1）实验分别采用水热法和锂离子-插层法获取石墨烯量子点溶液和二硫化钼溶液,并将其制备成可饱和吸收体。为验证GQDs-SA和MoS2-SA是否可以作为Nd:YVO4激光器的调Q器件,首先对GQDs与MoS2的表面结构和光学性质进行了研究。其次,通过常规表征手段对薄膜进行了分析。最后,测量了GQDs-SA和MoS2-SA的非线性传输特性,测得其调制深度分别为7.1%和8.4%,饱和强度分别为25.4 MW/cm2和2.5 MW/cm2。（2）设计并搭建了腔长为25 mm的全固态激光器,分别将GQDs-SA和MoS2-SA作为被动调Q器件置于谐振腔内。脉冲激光的起振阈值为1.02 W,增加吸收泵浦功率至7.74 W时,基于GQDs-SA的激光器与基于MoS2-SA的激光器分别获得了脉宽为226ns和262 ns、信噪比为48 d B和46 d B、输出功率为764 m W和687 m W的稳定脉冲激光输出。（3）将GQDs-SA与MoS2-SA同时插入Nd:YVO4激光器中,实现了双被动调Q运转。实验测得该激光器的最大输出功率为595 m W,最高重频为1085 k Hz,信噪比高达44 d B,表明其具有良好的稳定性。此外,该激光器的最短脉宽为180 ns,相较于单被动调Q激光器,实现了脉宽的压缩和脉冲波形对称性的优化。通过在谐振腔内插入PPLN倍频晶体,实现了基于GQDs-SA与MoS2-SA的532 nm双被动调Q脉冲绿光激光输出。
刘孚安[3]（2021）在《新型碲酸盐声光材料制备与器件研究》文中进行了进一步梳理激光调Q是在时域上将激光能量压缩到宽度极窄的一种调制技术。该技术的进步是激光发展史上一个重要的突破,拓展了激光的应用范围。基于声光基质材料的声光调Q器件具有驱动电压低、重频高、插入损耗小、成本低等优势。因此以声光调Q器件为基础的高重频、高功率全固态激光器和光纤激光器得到了广泛的研究。声光基质材料是声光调制器件的基础。随着声光晶体的发展,如TeO2、PbMoO4、GaP等,声光器件的性能得到了极大的提高。激光应用领域的不断拓展对声光器件提出了更高的要求。由于传统声光材料的器件已不能完全满足声光器件的需求,因此发展新型高效的声光晶体成为突破声光器件的关键。近年来,本课题组一直致力于新型光电功能晶体的研究。在二阶姜-泰勒效应（SOJT）指导下,课题组生长出10余种以BaTeMo209为代表的钨/钼酸盐晶体,在2017和 2020 年分别报道了 β-BaTeMo2O9（β-BTM）和 α-BaTeMo209（α-BTM）声光器件,并获得多项国内和国际专利。低频条件下,声光玻璃得到了广泛的应用。碲酸盐玻璃声光优值大、对超声波吸收小,理论上是最有前景的声光基质材料。同时,玻璃制备过程简单,制备成本低,玻璃器件的驱动电压低,器件体现出各向同性。此外,玻璃和声光晶体工作频率相结合可以覆盖低频和高频。基于以上分析,本论文主要研究方向是新型碲酸盐声光材料的探索与声光器件的制备。本论文共分为六章,主要的研究内容和研究结果如下:Ⅰ.声光效应的简介主要是对于声光器件的概念和基本原则、声光器件的分类和方法以及在声光器件的应用进行简单介绍。此外,简单介绍了近年来本课题组生长的新型声光晶体和基于声光特性的功能复合研究。Ⅱ.声光器件的制作与表征方法主要介绍了声光器件的设计流程,如压电换能器和键和层的设计。并对声光器件性能参数进行优化设计,其中最重要的是对器件衍射效率的提高。Ⅲ.新型声光晶体α-BTM的器件制作与性能表征目前,α-BTM晶体的生长技术已经基本成熟,工艺参数得到固化;大尺寸、高质量的晶体完全满足器件制备与优化。本课题组前期实验结果表明α-BTM具有优异的声光性能。本论文基于α-BTM设计和制备了 633 nm,1064 nm,1550 nm波段的多个声光调Q器件,并对性能参数进行了系统的表征。633 nm,1064 nm,1550 nm声光器件衍射效率分别达到85%,84%和70%。为满足光纤激光器对声光器件的需求,我们以α-BTM为基质设计了光纤声光调Q器件。器件设计波长为1064 nm,驱动频率为100 MHz,器件的上升时间和消光比分别为32.8 ns和65 dB,插入损耗为3.66 dB。器件成功应用于掺镱的全光纤调Q光纤耦合激光器,其最大的输出功率约为5.3 mW,最小脉宽可调制到167 ns,最大峰值功率为1.6 W。针对插入损耗相对现有器件偏大问题,通过制备工艺优化,器件插入损耗降低至1.8 dB,达到商用声光器件的技术指标。本论文同时提供了应用于1550 nm光纤声光调制器件,在200 MHz工作频率下,器件插入损耗4.5 dB,其消光比为58 dB,上升时间为10 ns。Ⅳ.CTW晶体声光及声光拉曼复合研究功能复合有利于激光器小型化。本论文将CTW晶体受激拉曼散射效应与声光效应相结合,实现了声光-拉曼复合激光输出。在1064 nm条件下,CTW声光调Q器件可以实现一阶拉曼激光输出（1178 nm）,并同时实现自调Q。声光-拉曼激光输出最大平均输出功率为18 mW。V.新型碲酸盐声光玻璃（KTeP）的制备及器件制作以TeO2为玻璃的中间体,KH2PO4为网络修饰体制备了新的碲酸盐玻璃K2O-TeO2-P2O5（KTeP）。组分调控发现,当KH2PO4:TeO2=1:2时,玻璃不发生潮解。退火研究结果发现最佳退火温度为350℃。玻璃的透光波段为380 nm～3000 nm。基于KTeP玻璃（KH2PO4:TeO2=1:2）的声光调Q器件性能研究表明,在工作波长为1550 nm时,器件的衍射效率最高为50.8%;工作波长1064 nm时,器件的衍射效率最高为70.6%。为后续KTeP玻璃激光自调Q特性研究,对玻璃进行了稀土离子掺杂。808 nm激发下,Nd3+离子玻璃发射波长为1057 nm;450 nm激发下,Dy3+离子掺杂玻璃存在三个发射波长,482 nm、576 nm以及665 nm。其中,576 nm波段的黄光的发射峰最强。
张秦端[4]（2021）在《石英音叉气体检测系统性能提升的关键技术研究》文中研究说明近些年来,气体传感器已经广泛应用于石油化工、大气环境监测、深海深地勘测、航空航天、生物医学和食品安全等民用和国防领域,随着应用场景和市场需求的增多,对检测精度和种类的要求也日益增高。在石油勘探、油气田开发利用、煤炭开采这些传统行业中,气体传感器用于确保安全,监控原料并测量产品生产过程中产生的关键物种;“十四五”中指出要实现生态文明建设的新进步,持续减少主要污染物排放总量,改善生态环境,使生态安全屏障更加牢固,明显改善城乡人居环境,这就需要一种高灵敏度的气体传感器对大气环境中的有毒有害气体进行实时监测,用于测量和了解不同种类气体的分布和含量;随着国家工业自动化和人工智能产业的发展,蛟龙探海、墨子传信、天宫遨游、神舟飞天、悟空探秘、嫦娥探月等深海深地,航空航天工程的开展与实施,为了保障人员和设备的安全和正常运转,迫切需要在检测气体浓度和成分方面进行技术改进;此外,为保障药品、食品安全,需要对药品、食品包装材料的气体阻隔性能和包装内气体的残留含量进行检测,通常要求在百万分之一量级甚至更低,这就要求所使用的气体传感器检测精度非常高。因此对高精度气体传感器的研发一直是科学领域内备受关注的研究内容之一。基于石英音叉的气体传感器除了具有传统光纤传感器所拥有的检测极限低、耐腐蚀、高灵敏度、低损耗、抗电磁干扰、本质安全和适用于远程在线测量等优点,还具有全波长响应,信号与入射光强正相关,免疫外界不相关噪声,响应带宽窄,高Q值,低成本,结构紧凑等优势,并且已经被科研人员验证可用于数十种气体的检测,使其在近年来发展高性能气体传感器方面具有很大的潜力。本文对基于石英音叉的气体传感器的性能提升和关键问题的解决展开了一系列的研究,为推动基于石英音叉的气体传感器的产品化提供了技术支持。本学位论文的具体研究内容如下:（1）简单介绍了几种常见的气体传感器的检测原理以及优势和不足,详细介绍了目前光声光谱气体检测技术的发展现状及三种技术分支,重点介绍了石英音叉气体检测技术的国内外研究现状。（2）阐述了红外光谱气体检测技术的基本理论和谐波检测理论,以及QEPAS信号的探测过程,并对石英音叉进行了介绍,包括音叉的振动模式,能量的累积时间和共振频率的计算等。（3）对QEPAS气体传感系统进行了结构改进和性能提升,提出了一种基于二次谐波的波长校准技术,有效地克服了在恒定波长驱动模式下由于环境温度改变引起的激光器输出波长漂移带来的检测信号不稳定的问题,并且实现了短时间内对信号的多次平均,与传统的波长调制技术相比,检测精度提升了 12.87倍;对石英音叉声音探测模块进行了优化,设计了一种防气流干扰且易对准的光接收式石英音叉声音探测模块,并且对石英音叉声音探测模块中所使用的共振管的长度、内径、和到石英音叉顶部的距离进行了优化,测试了石英音叉的共振频率和声电转换效率在长达6个月时间内的漂移;发明了一种四离轴共振管石英音叉声音探测模块,与裸音叉相比,信号提升了 25.84倍;介绍了所设计的石英音叉的前置放大电路;对锁相放大器的工作原理进行了简单介绍,提出了一种双路锁相差分消除二次谐波剩余幅度的方法,使光声光谱气体传感系统中二次谐波的不对称因子大幅度降低。（4）对调Q光纤激光器进行了介绍,模拟了 QEPAS气体检测系统中激励光源功率对光声信号的影响。提出了基于声光调Q的内腔石英音叉光声光谱气体检测系统和种子注入式扫描波长内腔石英音叉光声光谱气体检测系统,分别对两个系统中影响光声信号大小的参数进行了优化,例如第一个系统中的光栅的中心波长、泵浦源的输出功率、调制信号的调制占空比和第二个系统中的种子源的扫描时间、光纤耦合器的耦合比、泵浦源的泵浦功率等。对两个内腔系统的性能进行了实验评估,并且比较了二者的优缺点。（5）设计了基于光致热效应的石英音叉光探测器,从光斑入射在音叉臂上的纵向位置、光纤准直器与音叉臂之间的距离、调制信号的占空比等方面对石英音叉探测器进行了优化来获得最大信号,并通过实验验证了石英音叉探测器具有响应波长范围广、功率不易饱和、高灵敏度等优点。基于石英音叉探测器的自身特性提出了石英音叉自差分技术,并将该技术应用于扫描直接吸收光谱气体检测系统中,直接利用石英音叉对探测信号和参考信号进行差分,相比于传统的差分技术,信噪比提升了 5.1倍。在石英音叉探测器气体检测系统中,长有效吸收光程和高激光功率对提升系统的信号幅值都是有益的,设计了一种基于光纤激光器和石英音叉探测器的长光程高功率气体检测系统,利用该系统对乙炔气体进行了检测,最小检测极限达到了 6.1ppb。（6）设计了基于石英音叉频分复用技术的多组分气体检测系统,利用三个不同频率的石英音叉实现了对水蒸气、甲烷、乙炔三种气体的同时检测,对应的最小检测极限分别为1.3ppm,79ppm和5ppm。研发了 QEPAS气体检测仪和多组分光声光谱气体检测仪,并且进行了实地测试。本文的创新点:（1）从结构和信号处理方法上对QEPAS气体检测系统进行了优化。在结构上,设计了一种四离轴共振管石英音叉声音探测模块,三个直角棱镜使光四次经过待测气体并被吸收,产生声波信号,利用四个离轴共振管对声波进行放大;在信号处理上,提出了基于双路锁相差分消除二次谐波剩余幅度调制的方法,分别调整两路锁相放大器的参考信号相位,其中一路得到含有剩余幅度调制的二次谐波信号,另一路得到只含有由一次谐波和三次谐波引起的剩余幅度调制信号,通过调整两路信号的大小,使二者剩余幅度调制项大小相等后,然后将两路信号进行差分,二次谐波信号的剩余幅度调制被消除。（2）在光声光谱气体传感系统中,光声信号的大小与激励光源功率正相关,基于这一特性,提出了内腔光声光谱气体检测系统,将石英音叉声音探测模块放在调Q光纤激光器环形腔内,利用环形腔内的高功率脉冲作为光源对气体进行检测。设计了两种内腔光声光谱气体检测系统,第一种方法是将利用光纤布拉格光栅对波长进行选择的光纤激光器用作QEPAS气体检测系统的激励光源,这种方法能够充分利用光纤激光器腔内的功率,系统的最小检测极限理论上可以达到ppt量级;另一种方法是利用注入种子激光器作为波长选择器件的光纤激光器作为QEPAS气体检测系统的激励光源,该系统需要一个耦合器将种子源接入到光纤激光器环形腔内,增大了谐振腔的腔内损耗,与前一个内腔系统相比,在相同条件下,腔内功率有所降低,但是该方法可以得到整个气体吸收谱线,减少了温度对系统的影响。（3）发现了石英音叉探测器的自差分特性,并将石英音叉探测器应用于扫描直接吸收光谱气体检测系统中,利用石英音叉的自差分特性直接对探测信号和参考信号进行差分,相比于传统的差分技术,有效地提升了检测精度;设计了基于石英音叉探测器的长光程高功率的气体检测系统,在该系统中,光纤激光器作为激励光源,在激光形成的过程中,多次经过气室,达到了增大有效吸收光程的目的,另外调Q光纤激光器还具有高功率的特点,在该系统中,充分利用了石英音叉探测器气体检测系统中高功率和长有效吸收光程会有效增大信号的特性。（4）设计了基于石英音叉频分复用技术的多组分气体检测系统,三个调制频率分别为15.346kHz,15.987kHz,16.373kHz的不同波长的DFB激光器经过光纤耦合器合束后,依次经过三个共振频率分别为30.692kHz,31.974kHz,32.746kHz的石英音叉,并通过实验验证了三种气体同时被不同共振频率的石英音叉检测时之间不会存在交叉干扰,利用该系统同时检测了水蒸气、甲烷、乙炔三种气体。
李国儒[5]（2021）在《基于新型二维材料光调制的全光纤脉冲激光器研究》文中进行了进一步梳理21世纪是一个光的时代,在众多光学领域中,光纤激光技术是发展最为迅速而且也是最有发展前景的技术之一。光纤激光应用领域涵盖了工业加工、医疗、光通信以及国防等众多方面。光纤激光器具有独特的细纤芯和双包层结构,使得谐振腔内部具有强烈的非线性效应,如自相位调制、交叉相位调制、受激拉曼散射和受激布里渊散射等,这使得脉冲光纤激光器可以作为一种探索不同调制方式产生脉冲及其动力学过程的理想研究平台。光纤激光器在色散和非线性效应的作用下产生了众多有趣的物理现象,如光孤子、束缚态孤子、怪力波和方波脉冲等,研究这些物理现象的形成机制对于深入理解光纤激光器中的超快动力学有着重要意义。2004年研究人员成功地利用机械剥离方法制备出单层石墨烯,自此打开了探索二维材料应用的大门。由于二维材料具有与块状同类物质大不相同的光学、电子和机械特性,引起人们极大的关注,尤其是其低维特性以及独特的非线性光学性能。目前已经被广泛地用于制作高效、紧凑、宽带调谐的光电和光子器件,例如宽带全光调制器、光频率转换和脉冲激光产生等。近年来,一些带隙易于调节的新型二维材料引起了研究人员的极大兴趣,如三元素过渡金属硫化物和过渡金属碳化物。本论文利用新型三元素过渡金属硫化物钼硫硒（MoSSe）和过渡金属碳化物（MXenes）可饱和吸收体,以近红外光纤激光器为载体,研究了不同调制技术下的脉冲输出特性。并且探索了基于不同种类的MXenes可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器,系统地分析了不同饱和参数的饱和吸收体对输出脉冲类型的影响,深入地研究了光孤子、束缚态孤子及谐波锁模和方波脉冲的产生机制,对于进一步拓宽基于二维材料饱和吸收体的光纤激光器应用领域具有非常重要的科学价值。具体内容如下:1、利用机械剥离法制备出MoSSe可饱和吸收体,并将其插入掺铒光纤激光器中实现了稳定的1532.2nm和1532.8 nm双波长被动调Q脉冲输出。当泵浦功率从167 mW增加到350 mW时,重复频率从50 kHz增加到90 kHz,脉冲宽度从2.81 μs减少到1.78 μs。最大单脉冲能量为257 nJ,峰值功率为145 mW。信噪比为50 dB,表明基于MoSSe可饱和吸收体的被动调Q掺铒光纤激光器具有良好的长期稳定性,实验结果显示MoSSe相比于双元素过渡金属硫化物抗损伤阈值较高,可以作为高能量脉冲光纤激光器的潜在候选材料。此外我们将一种新型的声光晶体器件—α-BaTeMo209（α-BTM）应用到掺镱光纤激光器中,实现了重频10-50kHz的调Q脉冲输出,在重频为10kHz,泵浦功率为410mW时获得了最窄为167 ns的脉冲,对应的最大峰值功率为1.66 W,为光纤激光器提供了一种性能优异的声光器件。2、利用机械剥离法制备出V2CTx和Ta2(CTx纳米片,并将纳米片与锥形光纤相结合,使用光沉积法成功制备了 V2CTx和Ta2CTx可饱和吸收体,搭建了 Z扫描系统对V2CTx和Ta2CTx纳米片进行了非线性光学表征,大的非线性系数被证明有利于光与材料的相互作用,并且还利用Ⅰ扫描获得了可饱和吸收体在1.0μm和1.5 μm的饱和参数。将其应用到掺镱和掺铒光纤激光器中,分别实现了耗散孤子和传统孤子锁模脉冲输出。同时分析了 Kelly边带和耗散孤子陡峭沿光谱的形成机制。3、利用磁控溅射沉积法分别制备了 W2C纳米片和基于锥形光纤的W2C可饱和吸收体,利用开孔和闭孔Z扫描技术对其非线性吸收系数和非线性折射率进行了表征,同时搭建Ⅰ扫描系统测量了饱和吸收体在1.0 μm和1.5μm处的参数,W2C可饱和吸收体在1.5 μm处调制深度仅为2.1%。将基于锥形光纤结构的W2C可饱和吸收体应用到较长腔长的掺铒光纤激光器中,成功实现了多孤子脉冲。在泵浦功率增加过程中,孤子脉冲数目由9个增加到最多36个,因为相邻脉冲间隔不固定,实验中实现的是松散型束缚态孤子脉冲,研究表明峰值功率钳制效应在孤子形成过程中起到了主要作用,饱和吸收体大的非线性系数,小的调制深度以及激光器较长的腔长均有利于多孤子脉冲的产生。此外利用Ta2CTx可饱和吸收体在掺铒光纤激光器中实现了最高阶数为6阶的谐波锁模,Ta2(CTx可饱和吸收体在1.5 μm处的调制深度为4.5%,在色散波和增益损耗及恢复的作用下实现了谐波锁模运转。4、利用磁控溅射沉积法分别制备了 Nb2C纳米片和基于锥形光纤的Nb2C可饱和吸收体,搭建了 Z扫描和Ⅰ扫描系统对其非线性光学特性进行了表征,在1.0 μm和1.5 μm波段观察到了反饱和吸收效应,该效应被证明有利于方波脉冲的产生。将饱和吸收体分别插入掺镱和掺铒光纤激光器中实现了方波脉冲输出,脉冲宽度从0.652 ns到1.616 ns和从0.33 ns到2.061 ns可调。此外搭建了非线性偏振旋转和非线性放大环形镜锁模光纤激光器,除了在2.0 μm波段均实现了方波锁模脉冲输出。通过实验对比进一步得出结论,反饱和吸收效应在将双曲正割形脉冲整形为方波脉冲的过程中起着重要作用。在掺铥非线性放大环形镜光纤激光器中实现了 h型脉冲输出,其特性产生机制与方波脉冲相似。
张程[6]（2021）在《带内泵浦钬掺杂氟化物中红外激光器研究》文中研究说明2.1μm钬激光位于水的吸收峰和“大气窗口”内,在大气监测、遥感、军事以及医疗等领域有重要的应用价值。随着新型人工激光材料生长技术的不断发展,直接泵浦的中红外固体激光器件由于结构紧凑、稳定高效等优点备受关注,并不断开拓出新的重要应用。基于带内泵浦掺钬氟化物产生2.1μm激光是一条重要的技术途径,采用掺铥1.9μm激光器泵浦掺钬增益介质的2.1μm中红外激光器,具有转换效率高、体积小、光束质量好等特点,是实现高能量、大功率2.1μm激光输出的重要技术手段,是当前激光领域的研究热点之一,有着重要的发展前景。“一代材料,一代器件”,新的激光增益介质以及新型低维饱和材料的出现,为研制新一代高效钬掺杂中红外脉冲激光器提供了机遇,本论文从理论和实验两方面围绕掺钬氟化物增益介质和新型可饱和吸收调制器件,研究了2.1μm固体激光被动调Q、被动锁模运转的动力学机理,实现了带内泵浦Ho3+掺杂氟化物增益介质的2.1μm脉冲激光稳定运转。结合晶体物理,从理论和实验上研究了钬掺杂氟化物晶体和单晶光纤的光谱性质和能量传递过程,搭建了相关的激光试验样机,实现了高效的激光输出,相关结果为该类小型化2.1μm激光器的研制提供了技术参考,同时也为相关材料的优化制备提供了一定的参考依据。本论文的主要研究工作如下:1.分析中红外2.1μm激光的应用及产生途径。介绍了连续激光调谐技术、短脉冲调Q技术以及超短脉冲激光的锁模技术;结合激光技术综述了钬掺杂激光器的研究进展,分析了钬掺杂氟化物材料的优良性能;最后对全文研究内容及意义进行了总结和展望。2.基于传统的Ho:YLF晶体和新型Ho:SrF2单晶光纤光谱特性的研究和表征,实现了带内泵浦掺钬氟化物晶体连续激光输出。其中,在能级寿命和光谱研究的基础上,结合Judd-Ofelt理论和Fuchtbauer-Ladenburg公式计算了Ho:SrF2单晶光纤的发射截面和有效增益截面,并结合实验验证了Ho:SrF2单晶光纤产生2.1μm波段激光的可行性。单晶光纤激光器输出功率突破瓦级,斜效率高达48.2%。进一步借助双折射石英片对Ho:YLF晶体和Ho:SrF2单晶光纤进行连续激光调谐实验研究,高的输出功率和宽的连续调谐范围表明掺钬氟化物晶体具有实现超快激光运转的潜力。3.基于带内泵浦的被动调Q钬脉冲激光器的研究:利用mathcad软件设计合理的谐振腔,在此基础上分别搭建Ho:YLF块状晶体和Ho:SrF2单晶光纤激光器。成功制备了高性能的低维材料可饱和吸收体（银纳米棒和石墨炔）并在2.1μm附近对其进行了非线性光学表征,并首次将其作为被动调Q开关器件,用于带内泵浦钬激光器中,分别实现了Ho:YLF块状晶体、Ho:SrF2单晶光纤脉冲激光的稳定输出,重复频率在几十k Hz,脉冲宽度在百纳秒量级。4.带内泵浦主动调Q掺钬脉冲激光特性的研究:结合声光调制开关分别对Ho:YLF块状晶体以及Ho:SrF2单晶光纤进行声光调Q脉冲激光特性实验研究,获得了高能量脉冲激光的稳定运转。利用Ho:YLF晶体作为增益介质,在重复频率为100 Hz时,获得脉冲宽度为47.12 ns,相应的峰值功率为22.29 k W。Ho:SrF2单晶光纤声光调Q激光器中得到最窄脉宽为52.38 ns,峰值功率为24.43 k W。5.基于声光开关与金纳米双锥吸收体双损耗调制技术的脉冲激光特性研究,实现了脉宽有效压缩的带内泵浦Ho:YLF脉冲激光输出。结合理论分析,探究了两种Q开关在脉冲激光技术中的调制机理,为发展高对称性、窄脉宽的2.1μm小型脉冲激光器提供了有效的技术方案。6.基于SESAM可饱和吸收体的带内泵浦Ho:YLF超短脉冲激光特性研究:实现了2.1μm调Q锁模激光运转。通过ABCD矩阵理论计算和mathcad仿真模拟设计了锁模谐振腔,以半导体可饱和吸收镜SESAM为锁模调制器件,实现了100%调制深度的调Q锁模脉冲激光输出,锁模脉宽为1.22 ns,重频为109.8 MHz。7.开展了Tm晶体腔内泵浦Ho晶体同时实现两种不同波长的脉冲激光特性研究。分别用Tm:YLF和Tm:YAP晶体对Ho:YLF晶体进行腔内泵浦激光实验,在两种不同Tm晶体的激光抽运下成功获得2.1μm的激光输出。研究结果表明,腔内泵浦掺Ho3+激光增益介质的方法可以发挥LD和带内泵浦两方面的优势,更有利于室温下获得高效率的激光输出。
温雅[7]（2021）在《脉冲LD间歇泵浦双程增益单掺铥2微米调Q激光器研究》文中研究指明2μm激光处于大气窗口和热辐射区域,属于人眼安全波段激光,可用于激光医疗、激光雷达、光电对抗、光谱学、光通讯以及材料加工等领域,此外2μm全固态高重频大能量激光器还可作为光参量振荡器的高效泵浦源。本论文以单掺铥石榴石氧化物工作物质为基础,通过理论、设计、实验三方面完成高重频大能量2μm调Q激光器研究,主要内容如下:理论方面,在分析单掺铥石榴石氧化物Tm:YAG、Tm:LuAG和Tm:LuYAG晶体特性的基础上,结合铥离子的准三能级跃迁特性,建立脉冲LD双端泵浦单掺铥激光器及脉冲LD双端泵浦单掺铥调Q激光器的速率方程模型,求解得到激光器的振荡阈值条件及双端泵浦和双端间歇泵浦时腔内光子数的变化情况。结合激光产生的基本原理,对比分析常规激光器和双程增益激光器的输出性能,为后续实验现象的分析与讨论提供理论依据。基于脉冲LD间歇泵浦原理,建立单掺铥晶体热模型,并在固定边界条件下仿真得到相同泵浦能量、不同重复频率时,单掺铥晶体内部的热分布和热焦距,从理论上证明采用脉冲LD间歇泵浦技术对于缓解单掺铥晶体热效应的可行性,为实验设计奠定基础。设计方面,对脉冲LD双端间歇泵浦双程增益单掺铥调Q激光系统进行优化设计与分析。基于理论分析结果,明确脉冲LD间歇泵浦技术对电子伺服系统的要求。以工作物质中心处两个基模光斑半径具备良好模式匹配为前提,设计双程增益谐振腔,并根据设计结果确定合适的泵浦光斑尺寸,进一步实现泵浦光与振荡光之间的模式匹配,以期获得高效率、高光束质量的激光输出。最终确定了谐振腔的长度,以及Q开关等元件的位置,完成了光学、热学稳定性好的双端泵浦双程增益单掺铥调Q激光谐振腔设计,为后续实验搭建提供参考。实验方面,先后进行了脉冲LD双端泵浦单掺铥调Q激光器、脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥同重复频率调Q激光器、脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥二倍重复频率调Q激光器、以及脉冲LD双端间歇泵浦双程增益单掺铥二倍重复频率调Q激光器实验研究。最终在间歇泵浦技术与双程增益技术的共同作用下,在泵浦重复频率100Hz、调Q重复频率200Hz时,获得Tm:YAG、Tm:LuAG和Tm:LuAYG调Q激光器的参数如下:阈值能量分别为18.01mJ、19.38mJ和18.54mJ,最大单脉冲能量分别为9.98mJ、8.6mJ和9.62mJ,最窄脉宽分别为100.8ns、131.6ns和120.8ns,输出中心波长分别为2014.66nm、2023.11nm和2029.48nm,光束质量分别为Mx2=1.39,My2=1.38、Mx2=1.37,My2=1.42和Mx2=1.38,My2=1.36。与脉冲LD双端泵浦单掺铥调Q激光器相比,在调Q重复频率200Hz的条件下,最大单脉冲能量分别提高了55%、68%和74.3%,且可推迟增益饱和现象的出现,从实验上证明了间歇泵浦双程增益技术对于提高准三能级单掺铥激光器输出性能的可行性。
李阳[8]（2021）在《基于双台阶声光调Q的Pr：YLF双脉冲激光器研究》文中提出现如今,可见光波段的双脉冲激光被普遍运用在激光临床医学治疗、激光整形美容、生产精密部件等多个领域方向。本论文将声光调Q技术与Pr3+:YLF激光器特性相结合,开展了双台阶声光调Q技术的639nm双脉冲激光器的研究,所取得的理论和实验方面的研究成果主要体现在以下几点:1.以Pr3+:YLF激光器四能级速率微分方程为基础,建立连续激光器输出理论模型,对激光器输出镜的透过率进行了优化以及对阈值功率、吸收功率等输出特性进行仿真,运用ABCD矩阵从理论上分析激光器腔内激光传播规律以及模拟了腔内束腰大小及位置。2.将Pr3+:YLF激光器四能级速率方程和双台阶调Q理论相结合,在速率方程中引入阶跃损耗函数,建立了可见光激光器输出双脉冲激光理论模型,并以龙格库塔法对双脉冲激光器速率方程仿真,得出了在输出双脉冲激光时腔内反转粒子数和光子数的变化规律,为后续实验的开展提供理论基础。3.综合上述理论模拟结果开展了可见光双脉冲激光器实验研究:首先,进行Pr3+:YLF激光器的连续实验,在最大注入泵浦功率为7.2 W的条件下,实现平均输出功率为829 m W的639 nm红光稳定输出,为后续脉冲实验打好基础。其次,在激光腔内放入声光调Q介质,开展Pr3+:YLF激光器的脉冲实验,在最大注入泵浦功率为7.2 W的条件下,获得重复频率10 k Hz、脉冲宽度83.60 ns的单脉冲输出,平均输出功率109 m W,脉冲能量6.91μJ。最后,进行Pr3+:YLF激光器的双脉冲实验,设置信号发生装置的第一个台阶持续时间为40μs,第二个台阶持续时间为20μs,在高重频10 k Hz下,获得一组时间间隔为20μs、等幅值双脉冲序列,第一个脉冲和第二个脉冲脉冲宽度分别为108 ns和152.9 ns,双脉冲平均输出功率为144 m W,脉冲能量为7.1μJ。通过对信号发生装置台阶时间设置和高低电压幅值进行微调,获得了时间间隔为30μs和15μs、等幅值双脉冲输出。
李长俊[9]（2021）在《基于Tm：YAP固体激光器自调Q脉冲输出特性研究》文中指出2μm波段对人眼安全且处于大气传输窗口,其应用价值引起人们高度关注。脉冲激光具有脉宽窄,峰值功率高,传输距离远等优势。自调Q是产生脉冲激光的有效手段之一。自调Q脉冲激光器具有成本低、结构紧凑、腔损耗小等特点,使其在科研、医疗等领域具有非常大的潜力。在本论文中,采用792 nm的激光二极管作为Tm:YAP激光器的泵浦源,选用掺杂浓度为5at.%的Tm:YAP激光晶体作为激光器的增益介质,通过调节腔长,实现腔模匹配,仔细调节腔镜角度,得到1.94μm自调Q脉冲的输出,并对其输出特性进行研究。具体研究内容如下:理论方面,在平面波近似下,建立Tm:YAP固体激光器自调Q脉冲输出的速率方程理论模型,通过数值仿真,优化了谐振腔的各参数,找到最佳的晶体长度、Tm3+的掺杂浓度以及输出耦合镜透过率。在此参数下得到脉宽、重频、峰值功率和单脉冲能量随泵浦功率增加的变化趋势,为实验提供了参考。实验方面,采用平凹腔的方式搭建了Tm:YAP固体激光器,输出耦合镜的曲率半径为300 mm,调节谐振腔的腔长,使连续激光光输出功率达到最大值,分析了不同透过率和不同泵浦芯径下的输出功率随泵浦功率的变化关系。再次调节腔长,在热焦距的作用下,腔长为310 mm时,通过仔细调节腔镜角度,实现了稳定的自调Q脉冲激光输出,并详细分析了其输出特性。
杨亚铃[10]（2020）在《高峰值功率2μm波段短脉冲固体激光理论与实验研究》文中提出2 μm波段激光对人眼安全,不仅位于红外大气透过窗口和水吸收峰,还处于多种气体分子指纹区域,广泛应用于透明塑料加工、环境污染气体检测、激光手术和光电对抗等领域。随着应用需求的不断提高和增加,高峰值功率、高重复频率的2 μm波段纳秒短脉冲激光成为近年来激光技术领域的研究热点之一。目前,实现纳秒级短脉冲激光输出的主要手段是调Q技术。与被动调Q技术相比,以声光和电光调制器为代表的主动调Q技术具有稳定性好、重复频率可调、抗损伤阈值高等优点,成为产生高性能纳秒级短脉冲激光的重要技术手段。掺Tm3+离子晶体由于量子效率高、损伤阈值大、基质种类多等优点,并可以直接利用成熟的商用LD泵浦,是当前获得高效率2μm激光的主要增益介质之一。此外,Tm3+离子通常具有较长的上能级寿命（ms量级）,非常有利于激光能量储存,从而产生大能量脉冲激光。然而,目前报道的掺Tm3+离子2 μm波段纳秒脉冲固体激光输出功率,特别是脉冲峰值功率还普遍较低,难以满足日益提高的应用需求。本论文围绕如何提高2 μm波段纳秒激光脉冲峰值功率,从理论和实验两方面开展了 LD泵浦掺Tm3+离子晶体声光和电光调Q激光特性研究,实现了 2 μm波段高峰值功率纳秒短脉冲激光输出。在理论研究方面,首先基于Tm:YAP和Tm:YLF晶体的物理和光谱特性,采用热透镜焦距公式和LASCAD软件对Tm:YAP和Tm:YLF晶体的热效应进行了分析,为激光器谐振腔的设计奠定了基础。其次,分析了Tm3+离子掺杂激光系统的能级跃迁特性,建立了主动调Q运转下Tm3+掺杂激光系统的速率方程组理论模型,利用MATLAB分别模拟了 LD泵浦Tm:YAP和Tm:YLF晶体主动调Q激光腔内反转粒子数密度、峰值功率、单脉冲能量和脉冲宽度等输出特性,为实验研究提供了理论指导。在实验研究方面,首先利用高衍射效率的二维声光Q开关,研究了 LD泵浦Tm:YLF晶体2 μm波段声光调Q激光特性,实现了高功率、高重复频率纳秒脉冲激光输出。其次,利用特殊镀膜的光学腔镜研究了 LD泵浦Tm:YAP晶体的特殊波长连续及脉冲激光输出特性。最后,利用Tm:YAP作为增益介质,基于LN和LGS电光开关研究了 2 μm波段电光调Q激光特性,实现了高峰值功率的调Q短脉冲激光输出。本论文的主要研究内容及结果包括:1.基于二维声光开关,实现了高功率、高重复频率Tm:YLF纳秒脉冲激光运转。在重复频率为5 kHz下,获得了最大输出功率7.32 W,最短脉宽68 ns,最大单脉冲能量1.4 mJ,相应的脉冲峰值功率21.5 kW。这是目前报道的LD泵浦Tm:YLF晶体调Q激光器最高平均输出功率,主要得益于二维声光开关强的光路关断能力和相对较小的器件体积。2.利用特殊镀膜的光学腔镜研究了 Tm:YAP晶体的特殊波长激光输出特性。在连续波激光运转下,实现了 1910 nm单波长激光输出,在双端输出的情况下实现了最大输出功率为10.79 W;在声光调Q激光运转下,实现了平均输出功率2.1 W,相应的重复频率为8 kHz,最短脉宽为91 ns,对应脉冲峰值功率为2.72 kW。通过损耗控制和谐振腔优化设计,进一步实现了 1906 nm和1951 nm双波长激光连续波输出,最大输出功率为2.26 W。这是在没有插入任何波长调谐元件情况下,实现了 Tm:YAP晶体特殊波段高功率激光输出。3.基于LN电光开关,实现了 LD泵浦Tm:YAP晶体低重频脉冲激光运转。电光开关的重复频率在200 Hz到800 Hz之间,在脉冲重复频率为200 Hz时,获得了最短脉宽28 ns,单脉冲能量2.9 mJ,相应的脉冲峰值功率为103.6 kW。研究发现,由于压电振铃效应,LN电光开关在低重复频率下运转性能较为稳定。但是,受制于LN晶体较低的损伤阈值,实验中没有实现更高脉冲峰值功率输出。4.采用LGS电光开关,实现了 LD泵浦Tm:YAP晶体高峰值功率脉冲激光运转。电光开关的重复频率在200 Hz到1 kHz之间,在脉冲重复频率为200 Hz时,获得了平均输出功率0.63 W,最大单脉冲能量为3.15 mJ,最小脉冲宽度为17 ns,相应的脉冲峰值功率为185.3 kW,这是目前已知利用Tm:YAP晶体实现的最高脉冲峰值功率。研究结果表明,实现高峰值功率的2 μm波段激光,一方面要利用高抗损伤阈值的电光晶体,另一方面要严格控制环境湿度。
二、采用声光调Q获得激光脉冲序列的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、采用声光调Q获得激光脉冲序列的研究（论文提纲范文）
（1）高重复频率大能量簇式脉冲输出激光器技术（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 簇式脉冲输出激光器 |
| 2.1 基于外调制法的簇式脉冲输出激光器 |
| 2.2 基于脉冲泵浦法的簇式脉冲输出激光器 |
| 3 总结 |
（2）基于石墨烯量子点与二硫化钼的全固态调Q脉冲激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 全固态激光器的国内外研究现状 |
| 1.3 新型纳米材料可饱和吸收体 |
| 1.4 本论文主要研究工作 |
| 第二章 全固态被动调Q激光器理论 |
| 2.1 被动调Q激光器速率方程理论 |
| 2.2 调Q技术与原理 |
| 2.3 调Q技术分类 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 GQDs-SA和MoS_2-SA的制备与表征 |
| 3.1 GQDs与MoS_2的结构及其光学特性 |
| 3.2 GQDs-SA的制备与表征 |
| 3.3 MoS_2-SA的制备与表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于GQDs-SA、MoS_2-SA的被动调Q激光器研究 |
| 4.1 LD抽运Nd:YVO_4晶体GQDs被动调Q激光器输出特性研究 |
| 4.1.1 GQDs-SA被动调Q激光器实验装置 |
| 4.1.2 GQDs脉冲激光器输出特性分析 |
| 4.2 LD抽运Nd:YVO_4晶体MoS_2被动调Q激光器输出特性研究 |
| 4.2.1 MoS_2-SA被动调Q激光器实验装置 |
| 4.2.2 MoS_2脉冲激光器输出特性分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于GQDs-SA与MoS_2-SA的双被动调Q激光器研究 |
| 5.1 1064 nm双被动调Q激光器输出特性研究 |
| 5.1.1 双损耗调制激光器实验装置 |
| 5.1.2 双损耗调制激光器输出特性分析 |
| 5.2 532 nm双被动调Q激光器输出特性研究 |
| 5.2.1 倍频晶体PPLN工作原理 |
| 5.2.2 腔内倍频双损耗调制激光器实验装置 |
| 5.2.3 腔内倍频双损耗调制激光器输出特性分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）新型碲酸盐声光材料制备与器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 声光效应 |
| 1.2.1 声光效应的原理 |
| 1.2.2 声光材料的选择 |
| 1.2.3 声光材料的研究现状 |
| 1.3 声光器件 |
| 1.3.1 声光移频器 |
| 1.3.2 声光可调滤光器 |
| 1.3.3 声光偏转器 |
| 1.3.4 声光器件的应用 |
| 1.4 新型声光晶体的研究进展 |
| 1.5 基于声光特性的功能复合 |
| 1.6 本论文的选题依据、目的及主要研究内容 |
| 1.7 参考文献 |
| 第二章 声光调制器件的设计与制备 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 声光材料的选择 |
| 2.3 声光调制器的方案设计及参数设计 |
| 2.3.1 调制速度 |
| 2.3.2 插入损耗(衍射效率) |
| 2.3.3 消光比 |
| 2.4 压电换能器的理论基础 |
| 2.4.1 压电换能器的阻抗矩阵 |
| 2.4.2 压电换能器的玛森(W.P.Mason)等效电路 |
| 2.5 压电换能器的设计 |
| 2.5.1 焊接层的设计 |
| 2.5.2 压电层的设计 |
| 2.6 声光器件声光参数的表征 |
| 2.6.1 衍射效率 |
| 2.6.2 声光衍射角 |
| 2.6.3 脉冲上升/下降时间 |
| 2.6.4 插入损耗 |
| 2.7 本章小结 |
| 2.8 参考文献 |
| 第三章 α-BTM晶体的声光器件优化设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 α-BTM声光晶体的研究现状 |
| 3.3 α-BTM自由空间声光调制器件 |
| 3.3.1 633nm-α-BTM自由空间声光器件 |
| 3.3.2 1064nm-α-BTM自由空间声光器件 |
| 3.3.3 1550nm-α-BTM自由空间声光器件 |
| 3.4 α-BTM光纤声光器件 |
| 3.4.1 α-BTM-1064nm-100MHz光纤耦合声光器件 |
| 3.4.2 高掺Yb光纤1064nm -100MHz声光调Q实验 |
| 3.4.3 α-BTM-1550nm-200MHz光纤声光器件 |
| 3.5 声光调Q+锁模 |
| 3.6 本章小结 |
| 3.7 参考文献 |
| 第四章 CTW晶体声光自拉曼功能复合 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 CTW晶体偏振拉曼光谱及拉曼激光输出 |
| 4.2.1 自发拉曼光谱 |
| 4.2.2 1064 nm泵浦的拉曼光谱 |
| 4.3 CTW晶体拉曼激光研究 |
| 4.3.1 CTW晶体一阶拉曼激光输出 |
| 4.3.2 CTW晶体双波长拉曼激光输出 |
| 4.4 CTW晶体的声光-拉曼功能复合 |
| 4.4.1 CTW晶体声光器件的设计 |
| 4.4.2 CTW晶体声光—拉曼复合 |
| 4.5 本章小结 |
| 4.6 参考文献 |
| 第五章 新型碲酸盐声光玻璃(KTeP)的制备及器件制作 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 KTeP玻璃的制备 |
| 5.2.1 实验配料及设备 |
| 5.2.2 玻璃的制备流程 |
| 5.2.3 玻璃加工 |
| 5.3 KTeP玻璃的性能 |
| 5.3.1 KTeP玻璃的颜色问题 |
| 5.3.2 KTeP玻璃的潮解问题 |
| 5.3.3 热分析表征 |
| 5.3.4 KTeP玻璃的退火工艺 |
| 5.3.5 折射率测量 |
| 5.3.6 透过/吸收光谱 |
| 5.3.7 密度测试及硬度测试 |
| 5.4 KTeP玻璃声光器件研究 |
| 5.4.1 玻璃声光器件的设计与制作 |
| 5.4.2 KTeP玻璃声光调制器性能 |
| 5.5 玻璃材料中激活离子的掺杂 |
| 5.5.1 KTeP玻璃Nd~(3+)与Dy~(3+)离子掺杂 |
| 5.5.2 玻璃荧光寿命表征 |
| 5.6 本章小结 |
| 5.7 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.1.1 α-BTM自由空间声光调制器件 |
| 6.1.2 α-BTM光纤耦合声光调制器件 |
| 6.1.3 新型声光玻璃KTeP的制备与器件制作 |
| 6.1.4 CTW晶体声光自拉曼激光输出 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 有待深入研究的问题 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及专利 |
| 攻读学位期间所获的奖励 |
| 攻读学位期间参加的会议 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（4）石英音叉气体检测系统性能提升的关键技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 气体传感技术的分类 |
| 1.2.1 非光谱法气体传感器 |
| 1.2.2 光谱法气体传感器 |
| 1.3 光声光谱气体检测技术概述及发展现状 |
| 1.4 石英音叉气体检测技术国内外研究现状 |
| 1.4.1 国外研究现状 |
| 1.4.2 国内研究现状 |
| 1.5 论文研究内容与章节安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 石英音叉气体检测系统相关理论 |
| 2.1 红外光谱气体检测技术理论 |
| 2.2 石英音叉 |
| 2.2.1 石英音叉振动模式 |
| 2.2.2 石英音叉的能量累积时间 |
| 2.2.3 石英音叉共振频率的计算 |
| 2.3 QEPAS信号的探测 |
| 2.3.1 石英音叉的机械振动 |
| 2.3.2 石英音叉的压电效应 |
| 2.4 谐波检测理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 QEPAS气体检测系统优化及性能提升的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 激光器波长校准技术 |
| 3.2.1 波长校准技术原理 |
| 3.2.2 实验结果分析 |
| 3.3 石英音叉模块的优化 |
| 3.3.1 石英音叉声音探测模块 |
| 3.3.2 共振管的优化 |
| 3.3.3 石英音叉长期稳定性的研究 |
| 3.3.4 四离轴石英音叉结构 |
| 3.4 前置放大电路的设计 |
| 3.5 双路锁相差分消除剩余幅度调制系统 |
| 3.5.1 锁相放大技术原理介绍 |
| 3.5.2 双路锁相差分技术理论分析 |
| 3.5.3 实验方案及结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于调Q光纤激光器的新型内腔石英音叉光声光谱气体检测系统 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光纤激光器 |
| 4.2.1 光纤激光器介绍 |
| 4.2.2 调Q技术 |
| 4.3 激光功率对QEPAS气体检测系统的影响 |
| 4.4 基于声光调Q的内腔石英音叉光声光谱气体检测系统 |
| 4.4.1 系统结构 |
| 4.4.2 系统的优化及性能测试 |
| 4.5 基于种子注入式扫描波长内腔石英音叉光声光谱气体检测系统 |
| 4.5.1 系统结构 |
| 4.5.2 系统的优化及性能测试 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 石英音叉探测器气体检测系统的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 石英音叉探测器参数优化及性能测试 |
| 5.3 基于石英音叉探测器的自差分技术的研究 |
| 5.3.1 石英音叉自差分气体检测系统实施方案 |
| 5.3.2 石英音叉自差分气体检测系统性能测试 |
| 5.4 长光程高功率石英音叉探测器气体检测系统 |
| 5.4.1 石英音叉探测器气体检测系统理论分析 |
| 5.4.2 实验装置设计 |
| 5.4.3 实验结果及分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 多组分石英音叉光声光谱气体检测系统的研究及工程化应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 石英音叉频分复用技术 |
| 6.2.1 多音叉气体检测系统的基本原理 |
| 6.2.2 基于石英音叉频分复用技术的多组分气体传感器的设计 |
| 6.2.3 实验结果及分析 |
| 6.3 工程化应用 |
| 6.3.1 石英音叉增强型光声光谱气体检测仪 |
| 6.3.2 多组分光声光谱气体检测仪 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 全文总结 |
| 7.1 已研究的内容和创新点 |
| 7.2 待研究问题展望 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的学术成果及奖励和参加的科研项目 |
| 发表的学术论文 |
| 已授权的发明专利 |
| 参加的科研项目 |
| 所获奖励 |
| 学术贡献 |
| 附: 外文论文两篇 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）基于新型二维材料光调制的全光纤脉冲激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤激光器概述 |
| 1.2 脉冲光纤激光器 |
| 1.2.1 调Q光纤激光器 |
| 1.2.2 锁模光纤激光器 |
| 1.3 被动锁模光纤激光器 |
| 1.3.1 非线性偏振旋转锁模光纤激光器 |
| 1.3.2 非线性环形镜放大锁模光纤激光器 |
| 1.3.3 基于可饱和吸收体的锁模光纤激光器 |
| 1.4 光纤锁模激光器中输出脉冲类型 |
| 1.4.1 传统孤子脉冲 |
| 1.4.2 色散管理孤子脉冲 |
| 1.4.3 自相似脉冲 |
| 1.4.4 耗散孤子脉冲 |
| 1.4.5 束缚态孤子脉冲 |
| 1.4.6 方波脉冲 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 第二章 被动锁模光纤激光器理论分析 |
| 2.1 被动锁模光纤激光器基本理论 |
| 2.1.1 锁模光纤激光器结构 |
| 2.1.2 被动锁模光纤激光器原理 |
| 2.2 光纤的特性 |
| 2.2.1 光纤模式 |
| 2.2.2 色散特性 |
| 2.2.3 非线性效应 |
| 2.3 脉冲传输方程的建立 |
| 2.4 传输方程中的色散和非线性效应 |
| 2.5 脉冲传输方程的求解方法 |
| 2.6 数值模拟脉冲的演化 |
| 2.7 小结 |
| 第三章 调Q脉冲光纤激光器 |
| 3.1 基于MoSSe可饱和吸收体的被动调Q掺铒光纤激光器 |
| 3.1.1 MoSSe饱和吸收体的制备 |
| 3.1.2 MoSSe材料表征 |
| 3.1.3 被动调Q实验装置及结果分析 |
| 3.2 基于α-BTM声光晶体的主动调Q掺镱光纤激光器 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 传统孤子与耗散孤子锁模光纤激光器 |
| 4.1 光孤子 |
| 4.2 基于V_2CT_x可饱和吸收体的近红外光纤激光器 |
| 4.2.1 V_2CT_x纳米片的材料表征 |
| 4.2.2 非线性光学表征 |
| 4.2.3 负色散传统孤子锁模光纤激光器 |
| 4.2.4 双波长全正色散耗散孤子锁模光纤激光器 |
| 4.3 基于Ta_2CT_x可饱和吸收体的近红外波段光纤激光器 |
| 4.3.1 材料表征 |
| 4.3.2 全正色散耗散孤子锁模光纤激光器 |
| 4.3.3 负色散传统孤子锁模光纤激光器 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 束缚态孤子与谐波锁模光纤激光器 |
| 5.1 基于W_2C可饱和吸收体的多孤子脉冲掺铒光纤激光器 |
| 5.1.1 束缚态孤子 |
| 5.1.2 W_2C纳米片的制备及应用 |
| 5.1.3 多孤子脉冲的理论分析 |
| 5.2 基于Ta_2CT_x可饱和吸收体的谐波锁模光纤激光器 |
| 5.3 非线性偏振旋转谐波锁模光纤激光器 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 方波脉冲锁模光纤激光器 |
| 6.1 基于Nb_2C可饱和吸收体的方波脉冲锁模光纤激光器 |
| 6.1.1 材料制备及表征 |
| 6.1.2 方波脉冲掺镱光纤激光器 |
| 6.1.3 方波脉冲掺铒光纤激光器 |
| 6.2 非线性偏振旋转锁模方波脉冲掺铒光纤激光器 |
| 6.2.1 短腔方波脉冲光纤激光器 |
| 6.2.2 长腔方波脉冲光纤激光器 |
| 6.3 非线性放大环形镜锁模方波脉冲光纤激光器 |
| 6.3.1 1.0 μm方波脉冲光纤激光器 |
| 6.3.2 2.0 μm h型脉冲光纤激光器 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 主要工作 |
| 7.2 工作创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
| 附发表论文两篇 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（6）带内泵浦钬掺杂氟化物中红外激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 中红外2.1μm波段激光的应用 |
| 1.1.1 激光雷达与遥感测绘 |
| 1.1.2 光电对抗中的应用 |
| 1.1.3 医疗领域的应用 |
| 1.1.4 其它领域的应用 |
| 1.2 产生2.1μm激光的技术途径 |
| 1.3 带内泵浦掺钬固体激光器的研究进展 |
| 1.3.1 掺钬连续固体激光器 |
| 1.3.2 掺钬主动调Q激光器 |
| 1.3.3 掺钬被动调Q激光器 |
| 1.3.4 掺钬锁模超快激光器 |
| 1.4 本文所用激光增益介质 |
| 1.4.1 Ho:YLF晶体 |
| 1.4.2 Ho:SrF_2单晶光纤 |
| 1.5 2.1μm固体激光器的基础理论 |
| 1.5.1 调谐激光技术 |
| 1.5.2 调Q激光技术 |
| 1.5.3 锁模激光技术 |
| 1.6 本论文的主要研究工作及创新点 |
| 第二章 带内泵浦掺钬氟化物晶体连续激光特性研究 |
| 2.1 掺Ho晶体固体激光器速率方程 |
| 2.2 Ho:YLF晶体的光谱特性表征 |
| 2.3 基于Ho:YLF晶体的连续及调谐激光特性研究 |
| 2.4 Ho:SrF_2单晶光纤光谱特性表征 |
| 2.5 带内泵浦Ho:SrF_2单晶光纤连续以及调谐激光特性研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 带内泵浦掺钬氟化物晶体被动调Q脉冲激光特性研究 |
| 3.1 mathcad数值仿真模拟 |
| 3.2 低维材料可饱和吸收体 |
| 3.3 带内泵浦Ho:YLF被动调Q激光特性研究 |
| 3.3.1 石墨炔可饱和吸收体的制备和表征 |
| 3.3.2 被动调Q实验装置 |
| 3.3.3 实验结果与讨论 |
| 3.4 带内泵浦Ho:SrF_2单晶光纤被动调Q激光特性研究 |
| 3.4.1 银纳米棒可饱和吸收体的表征 |
| 3.4.2 单晶光纤被动调Q实验装置 |
| 3.4.3 实验结果与讨论 |
| 3.5 本章小节 |
| 第四章 带内泵浦掺钬双损耗调制2.1μm激光器 |
| 4.1 Ho:SrF_2单晶光纤主动调Q脉冲激光器 |
| 4.2 Ho:YLF主动调Q脉冲激光器 |
| 4.3 基于金纳米双锥和声光晶体的双损耗Ho:YLF脉冲激光器的研究 |
| 4.3.1 金纳米双锥材料制备以及表征 |
| 4.3.2 双调制脉冲激光实验装置以及结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 带内泵浦Ho:YLF晶体超快激光特性研究 |
| 5.1 Mathcad数值仿真模拟 |
| 5.2 Ho:YLF的超短脉冲激光特性研究 |
| 5.2.1 实验装置图 |
| 5.2.2 实验结果与讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 腔内泵浦Ho:YLF晶体双脉冲激光特性研究 |
| 6.1 腔内泵浦技术 |
| 6.2 基于Tm:YLF的腔内泵浦Ho:YLF脉冲激光特性研究 |
| 6.2.1 LD泵浦Tm:YLF激光实验装置搭建 |
| 6.2.2 Tm:YLF 晶体腔内泵浦Ho:YLF 晶体激光实验研究 |
| 6.3 基于Tm:YAP腔内泵浦Ho:YLF脉冲激光特性研究 |
| 6.3.1 LD泵浦Tm:YAP激光实验装置搭建 |
| 6.3.2 Tm:YAP晶体腔内泵浦Ho:YLF晶体激光实验研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结和展望 |
| 7.1 研究内容及主要结论 |
| 7.2 不足之处及下一步计划 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参与的课题、获得的奖励及发表的论文 |
| 致谢 |
（7）脉冲LD间歇泵浦双程增益单掺铥2微米调Q激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 2μm固体激光器的研究背景与意义 |
| 1.2 2μm固体激光器的发展概况 |
| 1.3 单掺铥氧化物2μm固体激光器的发展现状 |
| 1.3.1 单掺铥氧化物2μm固体激光器的优势 |
| 1.3.2 单掺铥氧化物固体激光器研究现状 |
| 1.4 间歇泵浦技术的发展现状 |
| 1.5 双程泵浦技术的发展现状与双程增益技术的提出 |
| 1.6 本论文主要研究内容 |
| 第2章 脉冲LD双端泵浦双程增益单掺铥调Q激光器理论研究 |
| 2.1 单掺铥介质物理、光学特性分析 |
| 2.2 铥离子能级结构分析 |
| 2.3 脉冲LD双端泵浦单掺铥激光器理论分析 |
| 2.3.1 脉冲LD双端泵浦单掺铥激光器速率方程的建立与求解 |
| 2.3.2 脉冲LD双端泵浦单掺铥激光器输出特性模拟与分析 |
| 2.3.3 脉冲LD双端泵浦单掺铥激光器调Q速率方程的建立与求解 |
| 2.4 脉冲LD双端泵浦双程增益单掺铥激光器理论分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥激光器热效应研究 |
| 3.1 脉冲LD双端泵浦单掺铥晶体光场分析 |
| 3.2 单脉冲双端间歇/双端泵浦单掺铥晶体内部温度场分析 |
| 3.3 重复脉冲双端间歇/双端泵浦单掺铥晶体内部温度场分析 |
| 3.3.1 重复脉冲双端间歇泵浦晶体内温度分布 |
| 3.3.2 重复脉冲双端间歇/双端泵浦单掺铥晶体内部温度对比分析 |
| 3.4 脉冲LD双端间歇/双端泵浦单掺铥晶体热透镜效应分析 |
| 3.4.1 脉冲LD双端间歇/双端泵浦单掺铥介质光程差 |
| 3.4.2 脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥晶体热透镜焦距 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 脉冲LD双端泵浦双程增益单掺铥调Q激光器谐振腔设计 |
| 4.1 脉冲LD双端泵浦单掺铥调Q激光器谐振腔设计 |
| 4.2 脉冲LD双端泵浦双程增益单掺铥调Q激光器谐振腔设计 |
| 4.2.1 脉冲LD双端泵浦双程增益单掺铥调Q激光器的整体设计 |
| 4.2.2 双程增益谐振腔的动态热稳区分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 脉冲LD双端间歇泵浦双程增益单掺铥2μm调Q激光器实验研究 |
| 5.1 脉冲LD双端泵浦单掺铥2μm激光器实验研究 |
| 5.2 脉冲LD双端泵浦单掺铥2μm调Q激光器实验研究 |
| 5.3 脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥同重频2μm调Q激光器实验研究 |
| 5.4 脉冲LD双端间歇泵浦单掺铥二倍重频2μm调Q激光器实验研究 |
| 5.5 脉冲LD双端间歇泵浦双程增益单掺铥二倍重频2μm调Q激光器实验研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（8）基于双台阶声光调Q的Pr：YLF双脉冲激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 Pr~(3+):YLF激光器国内外研究进展 |
| 1.2.1 国外研究进展 |
| 1.2.2 国内研究进展 |
| 1.3 双脉冲激光器国内外研究进展 |
| 1.3.1 国外研究进展 |
| 1.3.2 国内研究进展 |
| 1.4 论文的主要内容 |
| 第2章 Pr~(3+):YLF可见光激光器的理论分析 |
| 2.1 Pr~(3+):YLF激光器的四能级速率方程 |
| 2.2 激光器输出镜透过率和输出特性仿真 |
| 2.3 激光器谐振腔腔内束腰位置和大小模拟仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 Pr~(3+):YLF双脉冲激光器的理论分析 |
| 3.1 调Q技术概述 |
| 3.2 声光调制原理分析 |
| 3.3 Pr~(3+):YLF双脉冲激光器的理论分析 |
| 3.3.1 基于阶跃损耗的四能级速率方程 |
| 3.3.2 双台阶声光调Q输出双脉冲基本原理分析 |
| 3.3.3 双脉冲过程中腔内粒子数理论分析及仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Pr~(3+):YLF双脉冲可见光激光器实验研究 |
| 4.1 连续Pr~(3+):YLF激光器639nm输出实验 |
| 4.2 基于台阶信号Pr~(3+):YLF激光器的639nm单脉冲输出实验 |
| 4.3 基于双台阶信号Pr~(3+):YLF激光器的639nm双脉冲输出实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 论文主要结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（9）基于Tm：YAP固体激光器自调Q脉冲输出特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 2 μm固体激光器的应用 |
| 1.2.1 激光医疗 |
| 1.2.2 激光雷达 |
| 1.2.3 激光测距 |
| 1.2.4 光电对抗 |
| 1.3 调Q激光器的国内外研究进展 |
| 1.3.1 主动调Q固体激光器研究进展 |
| 1.3.2 被动调Q固体激光器研究进展 |
| 1.3.3 自调Q固体激光器研究进展 |
| 1.4 本论文的主要内容 |
| 第二章 调Q技术及Tm:YAP热焦距模拟 |
| 2.1 调Q技术 |
| 2.1.1 调Q原理 |
| 2.1.2 调Q方法 |
| 2.2 自调Q产生机理分析 |
| 2.2.1 双掺晶体自调Q机理分析 |
| 2.2.2 单掺晶体自调Q机理分析 |
| 2.3 Tm:YAP晶体介绍 |
| 2.3.1 Tm:YAP晶体的吸收谱线 |
| 2.3.2 Tm:YAP晶体的荧光谱线 |
| 2.4 Tm:YAP热焦距模拟 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 Tm:YAP自调Q输出特性数值模拟 |
| 3.1 速率方程模型建立 |
| 3.2 速率方程数值模拟 |
| 3.3 参数优化 |
| 3.3.1 不同掺杂浓度对自调Q脉冲输出特性的影响 |
| 3.3.2 不同晶体长度对自调Q脉冲输出特性的影响 |
| 3.3.3 不同输出镜透过率对自调Q脉冲输出特性的影响 |
| 3.4 最佳参数下的输出特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Tm:YAP固体激光器自调Q的实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Tm:YAP激光器连续光的输出特性研究 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 连续输出特性分析与讨论 |
| 4.3 Tm:YAP激光器的自调Q脉冲输出特性研究 |
| 4.3.1 Tm:YAP激光器的自调Q脉冲输出特性 |
| 4.3.2 Tm:YAP自调Q脉冲输出的光谱特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 问题与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（10）高峰值功率2μm波段短脉冲固体激光理论与实验研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 调Q基本原理 |
| 1.3 2μm波段主动调Q激光研究现状 |
| 1.3.1 声光调Q激光研究现状 |
| 1.3.2 电光调Q激光研究现状 |
| 1.4 本文所用的增益介质 |
| 1.4.1 Tm:YAP晶体 |
| 1.4.2 Tm:YLF晶体 |
| 1.5 本文的主要研究工作 |
| 第二章 掺Tm~(3+)离子主动调Q激光理论分析 |
| 2.1 掺Tm~(3+)离子激光晶体热效应分析 |
| 2.1.1 Tm:YAP晶体 |
| 2.1.2 Tm:YLF晶体 |
| 2.2 掺Tm~(3+)离子主动调Q激光理论研究 |
| 2.2.1 主动调Q激光速率方程理论 |
| 2.2.2 LD泵浦Tm:YAP晶体主动调Q激光特性理论模拟 |
| 2.2.3 LD泵浦Tm:YLF晶体主动调Q激光特性理论模拟 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 高功率2μm波段声光调Q激光特性研究 |
| 3.1 声光调Q开关原理 |
| 3.2 Tm:YLF晶体声光调Q激光实验研究 |
| 3.2.1 实验装置 |
| 3.2.2 实验结果及讨论 |
| 3.3 Tm:YAP晶体特殊波长声光调Q激光实验研究 |
| 3.3.1 LD泵浦Tm:YAP晶体1910 nm声光调Q激光特性 |
| 3.3.2 LD泵浦Tm:YAP晶体双波长连续波激光特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 高峰值功率2μm波段电光调Q激光特性研究 |
| 4.1 电光调Q开关 |
| 4.1.1 电光调Q开关工作原理 |
| 4.1.2 电光晶体的选择 |
| 4.1.3 电光晶体工作电压的计算 |
| 4.2 大能量Tm:YAP晶体LN电光调Q激光研究 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 实验结果及讨论 |
| 4.3 高峰值功率Tm:YAP晶体LGS电光调Q激光研究 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 实验结果及讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 不足之处及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间参加的项目、获得的奖励及发表的论文 |
| 附件 |
四、采用声光调Q获得激光脉冲序列的研究（论文参考文献）
- [1]高重复频率大能量簇式脉冲输出激光器技术[J]. 陈忆兰,朱小磊. 激光与光电子学进展, 2021(17)
- [2]基于石墨烯量子点与二硫化钼的全固态调Q脉冲激光器研究[D]. 刘海洋. 南京信息工程大学, 2021(01)
- [3]新型碲酸盐声光材料制备与器件研究[D]. 刘孚安. 山东大学, 2021(11)
- [4]石英音叉气体检测系统性能提升的关键技术研究[D]. 张秦端. 山东大学, 2021(11)
- [5]基于新型二维材料光调制的全光纤脉冲激光器研究[D]. 李国儒. 山东大学, 2021(10)
- [6]带内泵浦钬掺杂氟化物中红外激光器研究[D]. 张程. 山东师范大学, 2021(12)
- [7]脉冲LD间歇泵浦双程增益单掺铥2微米调Q激光器研究[D]. 温雅. 长春理工大学, 2021(01)
- [8]基于双台阶声光调Q的Pr：YLF双脉冲激光器研究[D]. 李阳. 长春理工大学, 2021(02)
- [9]基于Tm：YAP固体激光器自调Q脉冲输出特性研究[D]. 李长俊. 天津工业大学, 2021(01)
- [10]高峰值功率2μm波段短脉冲固体激光理论与实验研究[D]. 杨亚铃. 山东大学, 2020(02)