一、F_2激光器稳定振荡成功（论文文献综述）
王云朋[1]（2021）在《高能量双波长切换Ho:YLF注入锁频激光器技术研究》文中研究说明对温室气体CO2浓度的监测已经成为全球关注的热点话题,应用差分吸收雷达的主动探测技术可以高精度探测CO2在垂直廓线上的浓度,弥补了被动遥感技术的不足。2μm波段的激光具有人眼安全、大气吸收小的特点,更为重要的是,调谐后的2μm激光处于CO2的吸收峰,因此,2μm激光器可以作为CO2差分吸收雷达的有效发射源。雷达发射源通过注入锁频技术将两束窄线宽、高频率稳定性的种子光切换注入到长脉宽的从激光器中,输出的兼具种子、从激光器特性的激光再经过振放装置进行放大,最终获得的双波长高能量的单频脉冲激光满足CO2差分吸收雷达的要求。本文基于Ho:YLF晶体开展了2μm CO2差分吸收雷达发射源,即高能量双波长切换注入锁频激光器的研究工作。首先,本文对比了CO2浓度探测的技术手段,指出了差分吸收雷达的优点,介绍了差分吸收雷达的研究现状。结合雷达对发射源的要求以及2μm波段激光的优点,分析总结了2μm注入锁频激光器和雷达发射源的研究现状,明确了开展2μm高能量双波长切换Ho:YLF注入锁频激光器的研究意义,在Ho:YLF晶体的发射峰附近,选取了CO2的P12线（2064.413nm）作为On-line波长,相比于其他的研究工作,该吸收线具有更强的吸收。理论上介绍了Ho:YLF晶体的吸收和发射光谱特性,讨论了Ho:YLF激光器的泵浦波长以及输出波长。对Ho:YLF晶体的热效应进行了分析,从Ho:YLF晶体的能级跃迁出发,建立了连续运转的Ho:YLF激光器以及放大器简化后的准二能级速率方程,通过数值求解分析了腔内往返损耗、晶体长度、泵浦束腰半径以及输出镜透过率对激光器输出特性的影响,同时还分析了主振荡器功率、光束质量、泵浦束腰半径对放大器输出特性的影响。利用主动调Q速率方程分析了激光器在脉冲运转条件下的能量提取效率以及脉冲宽度。为了获得高稳定性的单纵模种子激光器,采用了双角锥构成的环形谐振腔,具有高度抗失调特性,可以实现激光器长期稳定的运转。在18分钟内,波长的稳定性为0.3pm,说明种子激光器的频率稳定性高。理论和实验分析了标准具和楔镜装置对On-line种子激光器输出波长的调谐特性,在标准具粗调波长的基础上,首次利用内腔楔镜装置实现了输出波长在CO2的P12线附近的高精度连续调谐,连续调谐范围约为5.75pm,调谐精度为0.09pm/V。利用CO2吸收池可对On-line种子激光器的输出波长进行闭环控制。根据ABCD矩阵,设计了五镜“M”环形腔,该腔型同时适用于具有正热透镜效应的Ho:YAG晶体和负热透镜效应的Ho:YLF晶体,在不同晶体的热焦距下对谐振腔的稳定性进行了讨论。实验上,对比分析了连续和脉冲运转条件下的五镜“M”环形腔Ho:YAG和Ho:YLF激光器的输出特性。在腔内插入了一个0.1mm厚YAG材料的标准具,将Ho:YLF从激光器的输出波长调谐至两个种子激光器的输出波长附近。最后,理论上分析了主从激光器间的频率失谐量、模式匹配以及光学隔离对注入锁频激光器的影响,为后续的实验部分提供了理论指导。实验上对双波长注入锁频Ho:YLF激光器以及单频振放装置的输出特性进行了分析,在重复频率为100Hz的条件下,当主振荡器能量为2.6m J,放大级的泵浦功率为33.9W时,获得最大单频脉冲能量为24.2m J,脉宽为250ns,线宽为2.81MHz。在基于Ho:YLF晶体的CO2差分吸收雷达发射源中,250ns的长脉宽可以有效的提高系统的频谱分辨率。30分钟内,Ho:YLF放大器的能量稳定度约为1%,中心频率的波动标准差约为0.85MHz。
王新宇[2]（2021）在《稀土掺杂氟化钇钡激光晶体生长及性能研究》文中指出稀土掺杂氟化物晶体由于其低声子能量和优异的发光性能,广泛地应用于通讯、遥感、测距等领域,自发现以来,一直是激光晶体材料的研究热点之一。通过这些晶体材料获得典型的波段输出,如2.0μm、2.9μm等,具有更广泛、更重要的应用。目前常用的晶体生长方法主要有提拉法（Cz）、下降法（B-S法）和温度梯度法（TGT）等,对于结构对称性低、性能优异的晶体,获得尺寸大、质量高、具有多波段发射的稀土掺杂氟化物晶体则具有重要的意义。本文利用Ho3+离子丰富的能级结构以及在红外波长范围具有多波段发射的潜力,再引入敏化离子和退敏化离子来调节晶体发射波长,优化光学性能。一方面,研究晶体生长参数、晶体结构和晶体密度等性能;另一方面,系统地研究不同离子掺杂晶体的物相结构、光谱参数以预测晶体的激光性能,具体的工作包括以下几点:1)采用共沉淀法和气氛烧结炉等设备成功制备了高纯度Re,Ho:BaY2F8晶体生长料,最佳烧结温度为650℃,烧结时间为2.5 h。结合界面理论,相变驱动力理论和固液界面形状的理论分析,优化了下降炉温场的温度梯度参数以及晶体生长参数。利用自主设计的坩埚下降炉成功培育了氟化钇钡籽晶,并以0.2-0.5 mm/h的坩埚下降速度制备了不同系列的Re,Ho:BaY2F8晶体。2)基于889 nm激光源与Ho3+离子5I5能级相匹配的特点,直接泵浦3.9μm（5I5→5I6）辐射跃迁的上能级,分别获得了2.0μm和3.9μm有效光输出。这一方案避免了光参量激光系统的复杂性,降低泵浦源的能量损耗。3.9μm波长的发射截面经计算为7.759×10-20 cm2,吸收截面为3.563×10-20 cm2。并且通过自搭建的激光测试系统,获得了3.9μm的有效激光输出,最高能量输出为5.6 m J。3)虽然Ho:BaY2F8晶体在2.0μm附近获得了光输出,但泵浦能量优先用于3.9μm发射,导致Ho:BaY2F8晶体在2.0μm波段的光谱参数并不高。针对这一点,引入了敏化剂Yb3+离子来提高晶体对泵浦源能量的吸收,以改善Ho3+离子在2.0μm波段的光谱性能。依据吸收光谱的结果采用980 nm激光源泵浦晶体,并研究了Ho,Yb:BaY2F8晶体在1.2μm和2.0μm处的红外辐射特性和荧光衰减曲线。通过Yb3+离子的敏化作用,显着增强了Ho3+离子对应2.0μm辐射的上能级,即5I7能级。结合光谱和能级寿命数据详细计算了Ho,Yb:BaY2F8晶体包括吸收与发射截面、增益截面等光谱参数,证实了Ho,Yb:BaY2F8晶体在2.0μm波段优异的光学性能。4)Ho:BaY2F8和Ho,Yb:BaY2F8晶体均通过增强辐射跃迁上能级来实现光输出,但很难找到有效的光源或敏化剂用于实现Ho3+离子在2.9μm（5I6→5I7）波段发射。基于激光四能级结构的特点与优势,通过引入退敏化剂Pr3+离子来削弱Ho3+:5I7能级,从而实现5I6→5I7辐射跃迁的粒子数反转。采用坩埚下降法,成功制备了1%Ho,%Pr:BaY2F8（=0,0.2,0.5,0.8,1.2）晶体,发射光谱的结果表明了掺杂Pr3+离子减弱了晶体在2.0μm处的发射峰强度,并增强了晶体在2.9μm处的发射峰强度。随着Pr3+离子的掺杂浓度增加,Ho3+离子的5I7能级寿命从2.03 ms降低到0.23 ms,从而促进了Ho3+离子在2.9μm处粒子数反转。通过计算增益截面得到2.9μm的粒子反转百分比为36.8%。对于Ho,Pr:BaY2F8晶体,从Ho:5I7能级到Pr:3F2能级的能量转移效率经计算为88.7%。这一理念可以推广到更多难以实现粒子数反转的辐射跃迁中,以研究不同稀土离子在更多波段的激光输出。5)为更好的开发Ho3+离子在2.0μm波段的发射潜力,通过引入Nd3+离子来进一步优化2.0μm波段的光谱参数。这一方案避免了Yb3+离子敏化方案中泵浦能量用于上转换发射的情况,提高了红外波段发射的效率。采用坩埚下降方法生长并研究了1%Ho,%Nd:BaY2F8晶体的性能（=1,1.5,2,2.5,3）。对X射线衍射数据分析表明,Ho,Nd:BaY2F8晶体属单斜晶相,空间群为C2/m。通过分析荧光光谱,获得了1.3μm和2.0μm的红外波段发射,表明Nd3+离子是有效的敏化剂,能量传递效率最高达73.7%。结合Ho,Nd:BaY2F8晶体在2.0μm的辐射光谱以及2.0μm的荧光寿命,计算了晶体的光谱参数,其中最强发射截面高达11.52×10-20 cm2,这要比Yb3+离子作为敏化剂在2.0μm处获得的发射截面高出一个数量级,这对于获得高效的2.0μm激光输出具有非常重要的意义。
何川[3]（2021）在《原子干涉仪高精度检验等效原理》文中认为等效原理是广义相对论的基本假设之一,几乎所有试图将引力和标准模型统一起来的新物理理论都要求等效原理破缺。等效原理的实验检验是验证新物理理论、寻找新相互作用力的重要途径。除了传统的宏观等效原理检验实验外,利用原子干涉仪检验等效原理也是近年来发展起来的重要研究方向。本论文开展的工作,是在本实验室2015年取得的、国际上首次实现的原子干涉仪等效原理检验精度达到10-8量级基础上的进一步推进。本人在博士期间取得的主要创新性研究成果如下:1.围绕η～10-10精度的原子干涉仪等效原理检验对应的实验和系统误差相关理论和方法进行了研究。对2015年时原子只能工作在下能级的四波双衍射Raman（4WDR）方案进行了改进,提出并实现了原子可工作在上能级的四波双衍射Raman升级（4WDR-e）方案。该方案使我们的实验系统成为目前唯一一个可以同步满足以下两个条件的双组分差分原子干涉仪:工作在单一内态、两种原子F态可以进行自由组合差分测量。2.完成了新一代十米原子干涉仪平台的研制。先后完成真空系统、磁屏蔽系统、激光系统、转动补偿系统的全新设计和改进。其中磁屏蔽系统和声光移频系统系统指标均达到国际上同类产品最好水平,实验平台的主要指标均有大幅度提升。在上述的改进措施下,双组分原子干涉仪重力差分测量分辨率由2015年的8×10-9g提高到2019年的6×10-11g,提高了 2个多数量级。3.在国际上第一次开展质量-内能的等效原理联合检验,并达到η～10-10精度。通过4WDR-e 方案,实现了 87Rb|F=1>-85Rb|F=2>、87Rb|F=2>-85Rb|F=2>、87Rb|F=1>-85Rb|F=3>、87Rb|F=2>-85Rb|F=3>四种质量-内能组合的双组分原子干涉仪,且其重力差分测量极限分辨率均优于2.5×10-10g。联合检验的结果中,关于质量的检验精度为η70=（-0.8±1.4）×10-10,关于内能的每单位能量检验精度为ηE=（0.0±0.4）×10-10。4.全面评估了（87）Rb和（85）Rb双组分原子干涉仪差分测量精度～10-10量级的主要系统误差。
张程[4]（2021）在《带内泵浦钬掺杂氟化物中红外激光器研究》文中认为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。
邓泽江[5]（2021）在《高相干的双光学频率梳系统的研究及其应用》文中研究说明双光学频率梳光谱技术作为新一代光谱测量工具,具有宽光谱、高速度、高精度和高准确度等技术优势,是开展更高精度更快速度光谱测量的重要手段。经过十余年的迅猛发展,双光学频率梳光谱技术已在三维成像、气体分子光谱分析、速度场和温度场精密测量中获得初步应用。双光学频率梳光谱技术已经成为当前光谱测量领域的研究热点。双光学频率梳光谱技术是利用光学外差探测技术,通过拍频探测将光学频率梳（以下简称为“光频梳”）的离散的光频梳齿下转换到射频域。双光频梳干涉信号使用单个光电探测器即可在μs～ms量级的测量时间内实现光频梳光谱的精密测量。这个双光频梳光谱的频率精度和准确度可以溯源至原子钟频率标准。一方面,超低噪声光频梳是实现高精度双光频梳光谱测量的重要基础,因此发展光频梳噪声免疫技术和低噪声主动相位控制技术,提高光频梳的频率稳定性和时间稳定性是提高双光频梳测量精度的关键技术。另一方面,双光频梳光谱技术在光谱测量、频率传递等领域拥有巨大的应用前景,但是目前双光频梳系统的光谱分辨率仍然被动态相干性制约。这已成为获取高分辨、高精度和高准确度双光频梳系统的关键技术瓶颈,亟需一种新型的光频相位控制技术来提高双光频梳系统的相干性,满足更高精度的光谱测量需求。本论文围绕“高相干的双光学频率梳系统的研究及其应用”展开了相关的研究工作。首先发展了高响应带宽的光频梳相位控制技术,研制了低噪声的光频梳光源。以此为基础,实现了高相干的双光频梳光谱系统。目前研制的这一高相干双光频梳系统的锁定精度和相干时间都达到国际先进水平。最后基于自行研制的双光梳光谱系统,展开了在分子光谱测量、精密测距、成像和气体流速测量等多个领域的探索应用和研究。本文具体的研究内容和创新点概括如下:1.研制了超低噪声光频梳。研究了低噪声锁模激光器的机制。发展了低噪声的光纤激光器,其具有良好的自启动特性和高抗环境噪声能力,便于实现超低噪声集成化的光频梳系统。进一步引入多种相位控制器,综合调控光频梳相位噪声,将光频梳锁定系统的开环带宽从数k Hz提高到166k Hz,实现了低噪声光频梳的长期稳定运行,光频梳的载波包络相位偏移频率的光频不稳定度提升至9.15ⅹ10-19,对应的积分相位噪声仅为81.9mrad（积分范围:1Hz到1.5MHz）。2.研究了高相干的双光频梳系统。本论文发展了光频梳间的光频传递技术,实现了多个光频梳之间的光学频率传递,实现了主动锁定的高相干的双光频梳光源,其频率准确度溯源到氢原子钟上。研制的双光频梳光源的重复频率稳定度达到了10-12量级,相对线宽低于1Hz,光源的相干时间大于100s。3.基于自行研制的双光频梳系统,开展了双光频梳光谱技术在分子光谱测量、测距、成像和气体流速测量等领域的应用研究。结合时间飞行法和双光频梳光谱技术,本论文同时实现了距离和分子吸收光谱的精密测量,光谱分辨率为100MHz,0.5s测量时间的测距精度为0.68μm;结合光谱编码技术和双光频梳技术,实现了微结构样品的表面形貌测量,通过标准分辨率靶测得横向精度为4.4μm,对金膜样品测量的纵向精度为7.72nm;结合光谱多普勒频移效应和双光频梳光谱技术,实现了气体分子多吸收峰的高精度测量,进而获得气体流速信息。这些研究推动了双光频梳光谱测量技术在多个领域的发展。4.提出并研制了结构简单、被动相干的单腔双光频梳光谱系统。本文从理论和实验上开展了一种基于可饱和吸收镜的新型双脉冲激光器的研究,输出脉冲具有良好的被动相干特性,经实验测量其重复频率差的标准差仅为83m Hz,实现了梳齿可分辨的双光频梳光谱测量。
尹俪儒[6]（2021）在《环状激光束在抛物等离子体通道中的传播动力学研究》文中研究指明随着激光技术的发展,各种各样的环状激光束相继产生,并逐渐形成一类新型激光束。对于环状激光的传播动力学,人们当前关心的问题主要有两方面,一为环状空心激光束的传播动力学,二为非环状激光束在传播过程中的成环动力学。环状空心激光束是中心光强为零的一种环状激光束,而柱矢量偏振的环状空心激光,特别是径向和角向偏振的环状空心激光束,由于其偏振柱对称性引起了更多的关注。作为环状空心激光束的一种,角向偏振的一阶Bessel-Gauss激光束不仅是角向傍轴标量波动方程的精确解而且同时具有非零轨道角动量及近无衍射的特点,可以广泛应用于等离子体领域中,如粒子加速及谐波产生等。因此,以角向偏振的一阶Bessel-Gauss激光束为例开展环状空心激光束在等离子体中的传播动力学研究十分有意义。非环状激光束在传播过程中所形成的环在某些条件下可能退化为成丝,即环的形成和成丝具有紧密联系。在等离子体领域中,由于激光束成丝会增加局部激光强度,因而可以应用于快点火的压缩过程中。然而,高强度细丝会引起等离子体中受激拉曼背向散射,不利于能量沉积到打靶中,所以等离子体中激光的成丝和受激拉曼背向散射的控制对惯性约束聚变实验的成功至关重要。因此,进行激光束在等离子体传播中的成环动力学研究具有非常重要的物理意义。本论文中,首先以角向偏振的一阶Bessel-Gauss激光束为例,分别采用理论方法和数值模拟研究了环状激光束在抛物等离子体通道中的传播动力学。我们首次在理论上给出一阶Bessel-Gauss激光束的环状光束半径和环厚度关系及其演化方程,通过分析发现角向偏振起到一个削弱真空衍射效应的作用,并且该环状激光束在抛物等离子体通道中拥有三种典型的演化类型,即恒定环状光束半径和环厚度的传播、环状光束半径和环厚度的同步周期性散焦振荡及同步周期性聚焦振荡。此外还得到各演化类型相应的物理条件以及振幅、空间波长等特征量。进一步的研究表明,随着初始激光功率或初始环状光束半径与通道半径之比的增大,Bessel-Gauss激光束经历从同步周期性散焦振荡到以恒定环状光束半径和环厚度的传播,再到同步周期性聚焦振荡的一个过程。在这一过程中,空间波长不断减小,振幅急剧减小到零（恒定传播）然后逐渐增大。我们发现Bessel-Gauss激光束的演化类型还依赖于初始激光振幅,与初始激光形状几乎无关,而初始激光形状对激光束振荡的空间波长有明显的影响。波动方程的数值模拟很好的验证了这些结果。最后的二维Particle-in-Cell模拟同样揭示出与理论一致的结果。其次,我们在考虑相对论效应、有质动力效应和预等离子体通道效应的基础上,对激光束在抛物等离子体通道中传播的成环动力学进行了研究。基于高阶傍轴理论,得到激光宽度参数的演化方程、相应的介电函数以及在傍轴条件下高斯激光束在传播过程中的成环条件。通过数值的方法获得相应成环的参数区域,我们发现激光束在抛物等离子体通道传播中形成环的参数区域大于在均匀等离子体背景中,并且随着通道半径或者初始轴向电子密度的增大,成环的参数区域逐渐变小。此外,我们还数值研究了激光束在抛物等离子体通道传播中环的形成及演化,发现激光在发生散焦之后逐渐形成环。随着传播距离的增加,环的半径逐渐变大,并且环的峰值也在逐渐变强,与此同时激光束中心峰值在逐渐变弱。进一步研究表明,激光束在抛物等离子体通道传播中的成环要晚于在均匀等离子体背景中,并且通道半径、初始轴向电子密度、初始激光强度或者焦斑宽度的增大都能对通道中环的形成起到促进作用。
温钦[7]（2021）在《基于回音壁模式光学微腔的非线性效应及应用研究》文中研究表明光学微腔,通过循环谐振作用将光场长时间限制在其中,可极大地提升腔内光功率,因此被广泛应用于基础物理研究以及光电子器件领域。相比其他类型的光学微腔,回音壁模式光学微腔具有极高的品质因子与较小的模式体积,显着地增强了光与物质的相互作用,因此受到研究人员的极大关注。过去的二十年间,不同材料以及形态的回音壁模式光学微腔被发明并制备,以满足不同的研究与应用需求。基于回音壁模式光学微腔的非线性效应,特别是光学频率梳与受激布里渊散射,在窄线宽激光器以及微波信号产生等领域已经得到广泛应用。本文以回音壁模式微棒腔为研究课题。首先研究了微棒腔的加工、优化、模式控制以及封装技术,在此基础上对基于微棒腔的克尔光频梳的产生与性能优化技术进行了研究。同时,对基于微棒腔的克尔光频梳以及受激布里渊散射在大容量光通信系统中的应用进行了探索。本论文的主要研究内容和创新工作如下:1.研究了微棒腔的加工、优化、模式控制以及封装技术。通过对加工技术的优化,提升了微棒腔的Q值并实现了自由频谱宽度的高精度优化。在此基础上,研究了微棒腔的回音壁模式激发控制方法,并实现了微棒腔-锥形光纤耦合系统的封装。主要研究内容包括:（1）针对回音壁模式微腔的高性能要求,制备了回音壁模式微棒腔并对其性能参数进行优化。通过对加工材料及加工工艺的优化,获得了超过同类型微腔此前所报道最高水平的品质因子（>109）;首次提出激光退火工艺,实现了微棒腔自由频谱宽度的高精度优化（<5MHz）,并实现了单孤子克尔光梳重复频率约10MHz的连续调谐。（2）针对微棒腔激发模式的可控性需求,使用有限元方法建立了微棒腔-锥形光纤耦合系统仿真模型。基于该仿真模型,对回音壁模式的激发数量与激发效率控制,以及高阶回音壁模式的选择性激发控制方法进行了研究,并通过实验予以验证。（3）针对微腔耦合系统实用化和器件化的需求,设计了稳定可靠的微棒腔-锥形光纤耦合系统的封装方案。与传统方案相比,本方案创新性地提出了封装后耦合可调的设计,从而实现对封装过程以及外界环境影响所造成的耦合变化的补偿,并实现了对微腔耦合效率的精密调控。基于该封装系统,成功产生了稳定的单孤子克尔光梳。2.研究了基于回音壁模式微棒腔的单孤子克尔光梳的产生与性能优化技术。提出了一种相干辅助激光加热法,成功产生单孤子克尔光梳。在此基础上,研究了辅助激光对腔内注入激光的相对频率噪声的抑制作用,并实现了对单孤子克尔光梳光谱包络与本征功率的优化。主要研究内容包括:（1）针对具有超高Q值的微棒腔产生孤子克尔光梳的难点问题,提出了一种相干辅助激光加热方案。泵浦光与辅助光来自同一个激光器,其相干性降低了孤子产生过程中对激光器稳定性的严格要求,并增强了产生的孤子克尔光梳的长时间稳定性。在未进行泵浦激光波长反馈控制的条件下实现了单孤子克尔光梳长达6小时的稳定存在,相较传统方案1小时以内的稳定时间获得了显着提升;同时,利用泵浦光驱动频率的高精度调谐能力,实现了在孤子克尔光梳产生过程中对泵浦光失谐频率赫兹精度的调谐。（2）理论研究了辅助激光对腔内注入激光的相对频率噪声的抑制作用,并通过实验进行验证,对比热效应获得了更优的抑制效果。（3）通过对微棒腔与锥形光纤相对耦合位置的精细调整,实现了对单孤子克尔光梳光谱包络平坦度的优化,并大幅提升了泵浦光到孤子克尔光梳的能量转换效率。3.研究了基于回音壁模式微棒腔的非线性效应在大容量光通信系统中的应用,包括克尔光频梳与受激布里渊散射。主要研究内容包括:（1）针对克尔光梳本征功率过低的缺陷,利用光注入锁定技术,实现了对基于微棒腔产生的孤子克尔光梳的低噪声均衡放大。利用功率放大后的光梳梳齿作为载波进行了相干光通信实验,得益于高达60d B的光性噪比,相较传统级联掺铒光纤放大器的功率放大方案获得了更优的通信质量。（2）利用微棒腔的受激布里渊散射效应实现了高阶调制信号的相干载波恢复,并利用再生的相干载波作为本振光进行自零差相干探测。与使用独立窄线宽激光器作为本振光的传统方案相比,在不牺牲系统性能的前提下极大地减轻了接收端对数字信号处理的开销。通过本文的研究,获得了具有高性能且可控的微棒腔光器件,基于该器件产生了性能良好的克尔光频梳并对其在大容量光通信领域的应用进行了探索。未来将继续提升加工与封装工艺,实现该器件稳定高效的制备,进一步推进其实用化。同时,对基于该器件产生的克尔光梳的噪声特性及功率进行进一步的优化,并将其扩展到高精度光学测量以及低噪声微波信号产生等更多的应用领域。
刘琳倩[8]（2021）在《应用于光频梳的高品质因子微球腔的研究》文中指出回音壁模式（Whispering Gallery Mode,WGM）微腔在光学领域的研究如火如荼,其极高的品质因子（Qualityfactor,Q）以及极低的模式体积,在传感、测量等领域发挥着越来越重要的作用。本文基于光学仿真软件COMSOL对WGM微球腔的耦合特性进行理论计算与分析,寻找最佳球纤耦合间隔与球纤匹配尺寸,并改进WGM微球腔的结构特性,使其应用于光频梳的研究。利用Lugiato-Lefever Equation（LLE）模型探究了光频梳在微腔中的形成过程,并提出利用相位调制实现在冷腔中对光梳的调制。主要工作如下:一、讨论WGM微球腔模式及耦合理论,利用COMSOL软件对微球腔-锥形光纤耦合系统（Single-Microsphere Cavities,SMC）进行仿真分析以求得SMC耦合系统的最佳相位匹配条件。制作微球与光纤,搭建耦合平台,对微球-锥形光纤系统进行了测试,得到了线宽为0.46 pm、Q值为3.37×106的透射谱。二、介绍描述光梳形成过程的模型,根据微腔中光梳形成过程分别讨论了图灵环、呼吸子、亮孤子、孤子分子、暗孤子、暗呼吸子的形成条件,以及这些非线性波在形成条件改变时会如何变化,接着讨论了高阶色散与噪声对光梳产生的影响,结果显示,三阶色散会使得光梳中心位置偏移,并产生色散波,四阶色散的存在会使三阶色散（绝对值）更加接近零点,而噪声则直接影响着光梳的最终形成。三、提出利用相位调制产生冷腔孤子与呼吸子,并实现对孤子产生位置的控制以及孤子状态间的转换,包括图灵环、呼吸子、孤子分子、混沌、单孤子之间的相互转换,接着研究发现了相位调制可以抑制三阶色散引起的脉冲偏移,最后提出控制腔内等间隔分布的原始脉冲的数目,得到了梳齿间隔为任意FSR的光频梳。
向秋玲[9]（2021）在《激光二极管泵浦连续和被动调Q Yb:Lu3Al5O12陶瓷激光器的研究》文中研究表明近红外激光二极管（LD）泵浦被动调Q激光器具有稳定性好、转换效率高、光束质量好和结构紧凑等突出优点,在生物医学、激光通信、军事武器和科学研究等领域具有广泛应用。掺Yb3+陶瓷激光材料兼备掺Yb3+材料和激光陶瓷两者的优点,在能级结构、上能级寿命、制备工艺和热机械性能等方面均具有显着优势,是1μm波段激光器的理想工作物质。本文对LD泵浦连续和被动调Q Yb:Lu3Al5O12（Yb:LuAG）陶瓷激光器在不同耦合输出透射率（T）下的输出特性开展了理论和实验研究。在理论方面,基于速率方程,数值模拟了T对连续和被动调Q Yb:LuAG陶瓷激光器输出特性的影响。首先,基于准三能级系统速率方程,数值模拟了1030 nm和1047 nm振荡模式的阈值泵浦功率、斜率效率、输出功率和光-光转换效率随T的变化情况。结果表明,随着T的增大,阈值泵浦功率和斜率效率逐渐增大,输出功率和光-光转换效率先增大后减小。其次,基于被动调Q速率方程,对T与1030 nm和1047 nm振荡模式的单脉冲能量、峰值功率、脉冲宽度和重复频率的关系进行了数值模拟。结果反映,随着T的增大,单脉冲能量和峰值功率逐渐增大,而脉冲宽度和重复频率缓慢减小。在实验方面,研究了LD泵浦连续和被动调Q Yb:LuAG陶瓷激光器在不同T下的输出特性。在连续运转下,当T=1.6%、2.5%、5%、7.5%和10%时,激光器的输出波长均位于1047 nm附近,T=10%时获得最大输出功率为2.53 W。当T=15%时,激光器的输出波长位于1031 nm附近,最大输出功率为3.11 W。在被动调Q运转下,以半导体可饱和吸收镜（SESAM）作为Q开关,分别在T=1.6%和T=7.5%下研究了被动调Q Yb:LuAG陶瓷激光器的输出特性。当T=1.6%时,激光器的输出波长约为1047 nm,最高平均输出功率为0.85 W,对应的光-光转换效率为9.21%,斜率效率为8.43%。被动调Q激光的脉冲宽度为1.18μs、重复频率为112.63 k Hz、单脉冲能量为7.81μJ和峰值功率为6.41 W。当T=7.5%时,激光器的输出波长约为1031 nm,最高平均输出功率为1.47 W,对应的光-光转换效率为15.85%,斜率效率为19.04%。被动调Q激光的脉冲宽度、重复频率、单脉冲能量和峰值功率分别为1.10μs、250.50 k Hz、5.98μJ和5.01 W。
聂志军[10]（2021）在《基于受激布里渊散射的微波光子滤波器及其应用》文中认为与传统微波滤波器相比,微波光子滤波器（MPF）具有带宽大、抗电磁干扰能力强等优点,而且在高频段具有可调谐范围大,滤波器的形状和带宽可重构等特点。由于受激布里渊散射（SBS）可以激发带宽极窄的增益谱和损耗谱,使得基于SBS的MPF具有极高的分辨率,通过精确设计、调控泵浦光,还可实现滤波器带宽和通带形状的灵活重构,因此研究基于SBS的MPF具有重要意义。本论文主要对基于SBS的MPF及其在光电振荡器（OEO）中应用进行了研究。首先介绍了微波光子滤波器的发展背景、研究现状及基本原理。在此基础上,介绍了SBS效应及频移量测试方案,提出了基于SBS的单通带和双通带可调谐MPF,对其进行了理论分析和实验验证。最后,我们将其应用于OEO中,提出了基于SBS的自由可调谐单频OEO和双频OEO。论文的工作具体如下:1.提出了一种可调谐单通带MPF,并实现了一种可调谐单频OEO。该方案基于单光源,采用电光移频的方法,并使用SBS效应的增益谱作为光滤波器,系统稳定性较好,获得了3d B带宽为50MHz,带外抑制比大于30d B的单通带频率响应以及边模抑制比大于35d B的单频信号,通过调节加载在泵浦光支路的双平行马赫曾德尔调制器（DPMZM）上的射频信号的频率,实现了1.33GHz～7.33GHz范围内可调的单通带MPF,产生了3.33GHz～8.33GHz范围内可调谐单频信号。2.提出了一种自由可调谐双通带MPF,并实现了一种可调谐双频OEO。根据两个布里渊增益谱位于光载波的两侧还是光载波的同一侧这两种情形分别进行了理论分析和实验验证。当两个布里渊增益谱位于光载波的两侧时,通过调节加载在信号光和泵浦光支路中DPMZM上的射频信号频率,实现了在1.288GHz～14GHz范围内自由可调谐的3d B带宽为54MHz且带外抑制比大于23d B的双通带MPF;产生了边模抑制比大于20d B且在1.288GHz～14GHz自由可调谐的双频信号。当两个布里渊增益谱位于光载波的同一侧时,通过调节加载在信号光和泵浦光支路中DPMZM上的射频信号频率,实现了在1.712GHz～15GHz范围内自由可调谐的3d B带宽为54MHz且带外抑制比大于23d B的双通带MPF;产生了边模抑制比大于20d B且在1.712GHz～17GHz自由可调谐的双频信号。
二、F_2激光器稳定振荡成功（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、F_2激光器稳定振荡成功（论文提纲范文）
（1）高能量双波长切换Ho:YLF注入锁频激光器技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 CO_2差分吸收雷达的研究现状 |
| 1.2.1 距离分辨率差分吸收雷达 |
| 1.2.2 积分路径差分吸收雷达 |
| 1.3 2μm注入锁频激光器的研究现状 |
| 1.3.1 环形腔注入锁频激光器 |
| 1.3.2 线形腔注入锁频激光器 |
| 1.4 2μm CO_2差分吸收雷达发射源的研究现状 |
| 1.4.1 距离分辨率差分吸收雷达发射源 |
| 1.4.2 积分路径差分吸收雷达发射源 |
| 1.5 国内外研究现状分析 |
| 1.6 本论文主要研究内容 |
| 第2章 Ho:YLF激光器的理论分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 Ho:YLF晶体的物理及光谱特性 |
| 2.2.1 Ho:YLF晶体的光谱特性 |
| 2.2.2 Ho:YLF激光器输出波长分析 |
| 2.3 Ho:YLF晶体的热效应分析 |
| 2.3.1 Ho:YLF晶体温度分布 |
| 2.3.2 Ho:YLF晶体热透镜效应 |
| 2.4 连续运转Ho:YLF激光器及放大器速率方程理论 |
| 2.4.1 Ho:YLF激光器及放大器速率方程的建立 |
| 2.4.2 Ho:YLF激光器参数对输出特性的影响 |
| 2.4.3 Ho:YLF放大器参数对输出特性的影响 |
| 2.5 Ho:YLF激光器主动调Q速率方程理论 |
| 2.5.1 主动调Q速率方程的建立 |
| 2.5.2 主动调Q激光器的能量提取效率分析 |
| 2.5.3 主动调Q激光器的脉冲宽度分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 双角锥环形腔Ho:YLF种子激光器技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 双角锥环形腔Ho:YLF种子激光器的稳定性分析 |
| 3.3 双角锥环形腔Ho:YLF种子激光器的波长调谐 |
| 3.3.1 Ho:YLF种子光波长的标准具调谐 |
| 3.3.2 On-line Ho:YLF种子光波长的连续调谐 |
| 3.4 CO_2吸收池对On-line种子输出波长的闭环控制 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 五镜环形腔Ho:YLF从激光器技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 五镜“M”环形腔的设计与分析 |
| 4.2.1 谐振腔设计 |
| 4.2.2 谐振腔稳定性分析 |
| 4.3 五镜“M”环形腔从激光器的实验研究 |
| 4.3.1 五镜“M”环形腔从激光器的实验装置 |
| 4.3.2 连续运转时的输出特性 |
| 4.3.3 脉冲运转时的输出特性 |
| 4.3.4 插入标准具对Ho:YLF从激光器输出特性的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 Ho:YLF注入锁频激光器技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 注入锁频激光器的理论分析 |
| 5.2.1 主从激光器间的频率失谐量分析 |
| 5.2.2 主从激光器间的横模匹配 |
| 5.2.3 主从激光器间的纵模匹配 |
| 5.2.4 主从激光器间的光学隔离 |
| 5.3 Ho:YLF注入锁频激光器谐振信号提取 |
| 5.4 Ho:YLF注入锁频激光器的输出特性分析 |
| 5.4.1 锁定前后脉冲建立时间的变化 |
| 5.4.2 锁定前后模间拍频对比 |
| 5.4.3 锁定后输出能量、脉宽及光谱分析 |
| 5.4.4 Ho:YLF单频脉冲激光线宽的测量 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 双波长切换Ho:YLF单频振放系统研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 双波长切换Ho:YLF单频振放装置分析 |
| 6.3 双波长切换Ho:YLF注入锁频激光器谐振信号提取 |
| 6.4 Ho:YLF单频脉冲放大器的输出特性分析 |
| 6.4.1 Ho:YLF单频放大激光晶体对泵浦的吸收特性 |
| 6.4.2 Ho:YLF单频脉冲放大器的输出能量、线宽分析 |
| 6.4.3 Ho:YLF单频脉冲放大器的光束质量 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）稀土掺杂氟化钇钡激光晶体生长及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1 章 绪论 |
| 1.1 红外波段激光研究意义 |
| 1.2 红外波段激光实现方式 |
| 1.3 Re~(3+)掺杂激光晶体中典型的稀土离子 |
| 1.4 激光晶体的分类与选择 |
| 1.5 国内外研究现状 |
| 1.6 本文研究目的及研究内容 |
| 1.6.1 本文研究目的 |
| 1.6.2 本文研究内容 |
| 第2 章 多晶料的制备与表征 |
| 2.1 高温固相法制备多晶料 |
| 2.2 共沉淀法制备多晶料 |
| 2.2.1 实验试剂及设备 |
| 2.2.2 前驱体的制备过程 |
| 2.2.3 原料的纯化与相图分析 |
| 2.3 多晶料的性能表征 |
| 2.3.1 热重差热分析 |
| 2.3.2 X射线衍射分析 |
| 2.3.3 样品中的化学键及形貌分析 |
| 2.4 晶体中Ho~(3+)离子的浓度方案 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3 章 晶体生长与表征方法 |
| 3.1 晶体生长理论 |
| 3.1.1 成核理论 |
| 3.1.2 晶体生长相变驱动力 |
| 3.1.3 熔体中的生长动力学 |
| 3.1.4 固体-熔体界面形状的影响及控制 |
| 3.1.5 生长炉温区的设计 |
| 3.2 晶体生长工艺 |
| 3.2.1 晶体生长装置 |
| 3.2.2 坩埚的设计及制作 |
| 3.2.3 晶体生长实验 |
| 3.2.4 晶体生长及加工 |
| 3.3 晶体性能测试 |
| 3.3.1 X射线衍射(XRD) |
| 3.3.2 激光显微拉曼测试 |
| 3.3.3 晶体密度测试 |
| 3.3.4 热导率测试 |
| 3.3.5 吸收光谱测试 |
| 3.3.6 发射光谱测试 |
| 3.3.7 衰减曲线测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Ho:BaY_2F_8晶体的性能表征 |
| 4.1 晶体结构与热性能 |
| 4.1.1 X射线衍射分析 |
| 4.1.2 晶体密度分析 |
| 4.1.3 晶体导热性能研究 |
| 4.2 200-2200 nm波段吸收光谱分析 |
| 4.3 红外波段发射光谱及3.9μm光谱参数分析 |
| 4.4 能量传递分析 |
| 4.5 荧光寿命计算 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 Ho,Yb:BaY_2F_8晶体的性能表征 |
| 5.1 晶体物相与结构表征 |
| 5.1.1 X射线衍射分析 |
| 5.1.2 拉曼光谱分析 |
| 5.2 晶体密度分析 |
| 5.3 300-1300 nm波段吸收光谱分析 |
| 5.4 红外波段发射光谱分析 |
| 5.5 2.0μm波段光谱参数计算 |
| 5.6 浓度猝灭机理研究 |
| 5.7 荧光寿命计算及能量传递分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 Ho,Pr:BaY_2F_8晶体的性能表征 |
| 6.1 晶体物相与结构表征 |
| 6.1.1 X射线衍射分析 |
| 6.1.2 拉曼光谱分析 |
| 6.2 晶体密度分析 |
| 6.3 300-1300 nm波段吸收光谱分析 |
| 6.4 1-3μm红外波段发射光谱分析 |
| 6.5 2.9μm波段光谱参数计算 |
| 6.6 浓度猝灭机理研究 |
| 6.7 荧光寿命计算及能量传递分析 |
| 6.8 本章小结 |
| 第7章 Ho,Nd:BaY_2F_8晶体的性能表征 |
| 7.1 晶体物相与结构表征 |
| 7.1.1 X射线衍射分析 |
| 7.1.2 拉曼光谱分析 |
| 7.2 晶体密度分析 |
| 7.3 700-1300 nm波段吸收光谱分析 |
| 7.4 红外波段发射光谱分析 |
| 7.5 2.0μm波段光谱参数计算 |
| 7.6 浓度猝灭机理研究 |
| 7.7 荧光寿命计算及能量传递分析 |
| 7.8 本章小结 |
| 第8章 Ho:BaY_2F_8晶体激光性能表征 |
| 8.1 激光 |
| 8.2 自发辐射、受激吸收和受激发射 |
| 8.3 粒子数反转分布 |
| 8.4 激光产生原理及特点 |
| 8.5 Ho:BaY_2F_8晶体的激光性能测试与分析 |
| 8.5.1 3.9μm激光发射谱分析 |
| 8.5.2 晶体输出能量测试与分析 |
| 8.6 本章小结 |
| 第9 章 结论与展望 |
| 9.1 结论 |
| 9.2 创新点 |
| 9.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（3）原子干涉仪高精度检验等效原理（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 等效原理检验的背景和意义 |
| 1.2 等效原理的实验检验 |
| 1.2.1 宏观实验 |
| 1.2.2 微观实验 |
| 1.3 等效原理检验的未来与展望 |
| 1.3.1 长基线原子干涉仪计划 |
| 1.3.2 太空原子干涉仪计划 |
| 1.4 论文结构 |
| 第二章 原子干涉仪的基本原理与方法 |
| 2.1 原子干涉仪的基本原理 |
| 2.1.1 原子的冷却与囚禁 |
| 2.1.2 原子喷泉 |
| 2.1.3 原子干涉仪 |
| 2.1.4 差分测量以及等效原理检验 |
| 2.2 4WDR方案 |
| 2.2.1 4DWR方案的实现 |
| 2.2.2 4WDR方案的等效原理检验 |
| 2.2.3 4DWR方案的共模抑制效应 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 新一代十米原子干涉仪的实验系统 |
| 3.1 真空系统 |
| 3.1.1 真空度需求 |
| 3.1.2 真空系统设计 |
| 3.1.3 真空系统搭建 |
| 3.2 10nT级大型磁屏蔽装置 |
| 3.2.1 第一代十米原子干涉仪的磁屏蔽装置 |
| 3.2.2 第二代十米原子干涉仪的磁屏蔽装置 |
| 3.3 光学系统 |
| 3.3.1 能级方案 |
| 3.3.2 偏振谱稳频光学模块 |
| 3.3.3 冷却光光学模块 |
| 3.3.4 8程声光移频光学模块 |
| 3.3.5 探测光光学模块 |
| 3.3.6 Raman光光学模块 |
| 3.3.7 激光时分复用光学模块 |
| 3.3.8 光学系统的保护 |
| 3.4 微波射频系统 |
| 3.5 地球转动补偿系统 |
| 3.6 控制采集系统 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 双组份原子干涉仪差分测量的实验过程及结果 |
| 4.1 双组份原子的冷却与囚禁 |
| 4.2 同步双组份原子喷泉 |
| 4.3 原子干涉过程以及差分测量 |
| 4.4 双组份十米原子干涉仪差分测量分辨率的改进 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 质量和内能联合检验等效原理 |
| 5.1 不同质量和内能的原子检验等效原理 |
| 5.2 4WDR-e方案 |
| 5.3 实验装置和过程 |
| 5.4 实验结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 主要系统误差分析 |
| 6.1 波矢修正 |
| 6.2 科里奥利力效应 |
| 6.3 重力梯度效应 |
| 6.4 波前畸变 |
| 6.5 二阶Zeeman效应 |
| 6.6 AC-Stark效应 |
| 6.7 其他系统误差分析 |
| 6.8 本章小结 |
| 第七章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 基本物理和化学常数 |
| 附录B 铷原子的物理性质 |
| 附录C ~(85)Rb D2线超精细能级 |
| 附录D ~(87)Rb D2线超精细能级 |
| 附录E 个人简历 |
| 附录F 发表文章 |
（4）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 |
（5）高相干的双光学频率梳系统的研究及其应用（论文提纲范文）
| 论文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景介绍 |
| 1.1.1 光学频率梳简介 |
| 1.1.2 双光学频率梳光谱技术简介 |
| 1.1.3 双光学频率梳光谱技术的进展 |
| 1.2 论文的主要工作及创新点 |
| 1.2.1 选题的意义 |
| 1.2.2 论文的主要工作 |
| 1.2.3 论文的创新点 |
| 第二章 光学频率梳光谱技术的研究 |
| 2.1 光学频率梳光谱技术 |
| 2.1.1 光学频率梳技术 |
| 2.1.2 双光学频率梳光谱技术 |
| 2.1.3 光学频率梳的噪声分析 |
| 2.1.4 双光学频率梳相干性的研究 |
| 2.1.5 双光学频率梳吸收光谱测量的研究 |
| 2.2 光学频率梳的相位控制技术的研究 |
| 2.2.1 锁相环系统的噪声分析 |
| 2.2.2 光学频率梳的参量检测 |
| 2.2.3 鉴频鉴相器 |
| 2.2.4 光学频率梳控制器的设计 |
| 2.2.5 光学频率梳的促动器 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 低噪声光学频率梳的研究 |
| 3.1 低噪声光学频率梳振荡器 |
| 3.2 超低噪声光学频率梳 |
| 3.2.1 超低噪声光学频率梳的设计 |
| 3.2.2 超低噪声光学频率梳的输出特性 |
| 3.2.3 光学频率梳的内环锁定 |
| 3.3 低噪声光学频率梳的外环噪声 |
| 3.3.1 光学频率梳外环噪测量的原理 |
| 3.3.2 超低噪声光学频率梳外环噪声测量 |
| 3.3.3 光学频率梳的腔外噪声 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 高相干的双光学频率梳系统 |
| 4.1 高相干可溯源双光学频率梳的锁定 |
| 4.2 双光学频率梳光谱测量 |
| 4.2.1 双光学频率梳光谱测量原理图 |
| 4.2.2 双光学频率梳的光谱图 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 双光学频率梳的应用 |
| 5.1 双光学频率梳光谱与成像的同时测量 |
| 5.1.1 双光学频率梳光谱与成像的同时测量的系统设计 |
| 5.1.2 双光学频率梳光谱与成像的同时测量的结果分析 |
| 5.1.3 小结 |
| 5.2 基于双光学频率梳的光谱编码显微成像 |
| 5.2.1 双光学频率梳的显微成像系统设计 |
| 5.2.2 双光学频率梳成像的测量结果 |
| 5.2.3 微结构测量 |
| 5.2.4 小结 |
| 5.3 双光学频率梳测速 |
| 5.3.1 双光学频率梳多普勒测速的原理 |
| 5.3.2 双光学频率梳测速的系统设计 |
| 5.3.3 双光学频率梳测速的测量结果 |
| 5.3.4 小结 |
| 5.4 总结 |
| 第六章 相干的单腔双光学频率梳系统 |
| 6.1 双脉冲锁模振荡器的原理 |
| 6.1.1 保偏光纤的双折射效应 |
| 6.1.2 半导体可饱和吸收镜的锁模 |
| 6.2 双脉冲激光器的数值仿真 |
| 6.2.1 双脉冲在激光器内形成的仿真 |
| 6.2.2 脉冲在腔内的相互作用 |
| 6.3 单腔双脉冲激光器的输出特性 |
| 6.4 梳齿可分辨的双光学频率梳光谱 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作的总结 |
| 7.2 未来工作的展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
| Ⅰ 个人简历 |
| Ⅱ 学术论文 |
| Ⅲ 荣誉和奖励 |
| 致谢 |
（6）环状激光束在抛物等离子体通道中的传播动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 激光与等离子体基础 |
| 1.1.1 激光简介 |
| 1.1.2 等离子体物理简介 |
| 1.2 环状激光束 |
| 1.2.1 环状激光束的参数 |
| 1.2.2 环状激光束的应用及产生 |
| 1.2.3 环状激光束的种类及特点 |
| 1.2.4 Bessel-Gauss激光束 |
| 1.3 环状激光束在等离子体中传播的研究现状 |
| 1.3.1 环状空心激光束在等离子体中的传播动力学研究现状 |
| 1.3.2 激光束在等离子体中传播的成环动力学研究现状 |
| 1.4 本论文的主要研究内容及结构安排 |
| 第二章 角向偏振的Bessel-Gauss激光束在等离子体通道中的传播动力学 |
| 2.1 理论模型 |
| 2.2 传播特点 |
| 2.2.1 演化类型及相应物理条件和特征量 |
| 2.2.2 参数区域以及影响参数区域的因素 |
| 2.2.3 参数对传播行为的影响 |
| 2.3 波动方程的数值模拟及讨论 |
| 2.4 Particle-in-Cell模拟及讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 激光束在抛物等离子体通道传播过程中的成环动力学研究 |
| 3.1 演化方程及成环条件 |
| 3.1.1 演化方程 |
| 3.1.2 成环条件 |
| 3.2 介电函数 |
| 3.3 数值模拟及讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 总结展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
（7）基于回音壁模式光学微腔的非线性效应及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 WGM光学微腔中的非线性效应研究历史与现状 |
| 1.2.1 WGM光学微腔 |
| 1.2.2 基于WGM光学微腔的光学频率梳 |
| 1.2.3 基于WGM光学微腔的非线性效应及应用 |
| 1.3 本论文的结构安排 |
| 第二章 回音壁模式与非线性光学效应原理 |
| 2.1 回音壁模式理论基础 |
| 2.1.1 WGM光学微腔的特征参数 |
| 2.1.2 回音壁模式的几何光学分析 |
| 2.1.3 回音壁模式的电磁场理论分析 |
| 2.1.4 WGM光学微腔的耦合理论 |
| 2.2 基于WGM光学微腔的非线性光学效应原理 |
| 2.2.1 克尔光频梳原理 |
| 2.2.2 受激布里渊散射原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 微棒腔的优化、模式控制与封装技术研究 |
| 3.1 微棒腔的制备 |
| 3.2 微棒腔的特征参数测量 |
| 3.3 微棒腔的参数优化 |
| 3.3.1 微棒腔的Q值优化 |
| 3.3.2 微棒腔FSR的高精度优化 |
| 3.4 微棒腔的模式激发控制 |
| 3.4.1 微棒腔耦合系统仿真模型 |
| 3.4.2 WGM耦合效率控制 |
| 3.4.3 WGM激发数量控制 |
| 3.4.4 WGM的选择性高效激发 |
| 3.5 微棒腔的封装 |
| 3.5.1 封装结构与方案设计 |
| 3.5.2 微棒腔-锥形光纤封装器件功能及性能测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于WGM光学微腔的克尔光频梳研究 |
| 4.1 单孤子克尔光梳的产生 |
| 4.1.1 背景介绍 |
| 4.1.2 一种相干辅助激光加热方案 |
| 4.1.3 基于相干辅助激光加热方案的单孤子克尔光梳产生 |
| 4.1.4 泵浦光失谐量的高精度调谐 |
| 4.1.5 单孤子克尔光梳的稳定性提升 |
| 4.2 基于辅助激光的相对频率噪声抑制研究 |
| 4.2.1 背景介绍 |
| 4.2.2 噪声抑制机制及有效性测试 |
| 4.2.3 噪声抑制效果对比实验 |
| 4.3 单孤子克尔光梳的优化 |
| 4.3.1 光谱包络优化 |
| 4.3.2 本征功率优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于WGM光学微腔非线性效应的应用研究 |
| 5.1 孤子克尔光梳的注入锁定及应用 |
| 5.1.1 背景介绍 |
| 5.1.2 基于单孤子克尔光梳注入锁定的光源 |
| 5.1.3 基于单孤子克尔光梳注入锁定光源的通信实验 |
| 5.2 基于微棒腔SBS的载波恢复 |
| 5.2.1 背景介绍 |
| 5.2.2 基于模间SBS的载波恢复 |
| 5.2.3 基于SBS载波恢复的SHD传输实验 |
| 5.3 本章小节 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（8）应用于光频梳的高品质因子微球腔的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 微腔的发展与分类 |
| 1.1.1 微腔的起源与发展 |
| 1.1.2 微腔的分类与应用 |
| 1.2 光频梳的产生及研究进展 |
| 1.2.1 非线性效应 |
| 1.2.2 光频梳的形成过程 |
| 1.2.3 光频梳的研究进展 |
| 1.3 本文研究内容与创新点 |
| 2 商品质因子微球谐振腔理论与实验研究 |
| 2.1 微球腔与拉锥光纤模式理论分析 |
| 2.1.1 微腔品质因子 |
| 2.1.2 微腔自由光谱范围 |
| 2.1.3 锥形光纤模式特性 |
| 2.2 仿真分析 |
| 2.2.1 锥形光纤直径选择 |
| 2.2.2 球纤最佳耦合间隔 |
| 2.2.3 微球圆度对透射谱的影响 |
| 2.2.4 双微球-锥形光纤耦合系统 |
| 2.3 微球与光纤的制备 |
| 2.3.1 微球腔的制备 |
| 2.3.2 锥形光纤的制备 |
| 2.4 微球-锥形光纤耦合透射谱的测试 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 克尔光频梳的产生及其色散与噪声的研究 |
| 3.1 微腔光梳理论模型 |
| 3.2 微腔中光频梳的产生 |
| 3.2.1 图灵环 |
| 3.2.2 呼吸子 |
| 3.2.3 亮孤子 |
| 3.2.4 孤子分子 |
| 3.2.5 暗孤子 |
| 3.2.6 暗呼吸子 |
| 3.3 高阶色散与噪声 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 相位调制对光频梳产生的影响 |
| 4.1 相位调制的作用 |
| 4.1.1 相位调制产生光孤子 |
| 4.1.2 孤子状态间的转换 |
| 4.1.3 相位调制控制孤子位置 |
| 4.2 相位调制对高阶色散的影响 |
| 4.3 腔内原始脉冲对梳齿间隔的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（9）激光二极管泵浦连续和被动调Q Yb:Lu3Al5O12陶瓷激光器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 近红外LD泵浦被动调Q激光器概述 |
| 1.1.1 近红外LD泵浦被动调Q激光器的发展现状 |
| 1.1.2 近红外LD泵浦被动调Q激光器的应用 |
| 1.2 近红外激光工作物质 |
| 1.2.1 掺Yb~(3+)激光材料 |
| 1.2.2 Yb:Lu AG的研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 准三能级系统和被动调Q的理论分析 |
| 2.1 准三能级系统的理论分析 |
| 2.1.1 准三能级系统速率方程 |
| 2.1.2 准三能级系统数值模拟 |
| 2.2 被动调Q的理论分析 |
| 2.2.1 被动调Q速率方程 |
| 2.2.2 被动调Q数值模拟 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 LD泵浦连续和被动调Q Yb:Lu AG陶瓷激光器的研究 |
| 3.1 LD泵浦Yb:Lu AG陶瓷连续激光器 |
| 3.1.1 Yb:Lu AG陶瓷连续激光器实验装置 |
| 3.1.2 Yb:Lu AG陶瓷连续激光器实验结果 |
| 3.2 LD泵浦Yb:Lu AG陶瓷被动调Q激光器 |
| 3.2.1 Yb:Lu AG陶瓷被动调Q激光器实验装置 |
| 3.2.2 1031 nm Yb:Lu AG陶瓷被动调Q激光器实验结果 |
| 3.2.3 1047 nm Yb:Lu AG陶瓷被动调Q激光器实验结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 总结与展望 |
| 4.1 总结 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
（10）基于受激布里渊散射的微波光子滤波器及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景和意义 |
| 1.2 微波光子滤波器的研究现状 |
| 1.2.1 非相干型微波光子滤波器的研究进展 |
| 1.2.2 相干型微波光子滤波器的研究进展 |
| 1.3 微波光子滤波器的应用——光电振荡器 |
| 1.4 本论文结构安排 |
| 第二章 基于受激布里渊散射的微波光子滤波理论基础 |
| 2.1 受激布里渊散射基本原理 |
| 2.1.1 受激布里渊散射的物理过程 |
| 2.1.2 受激布里渊频移量分析 |
| 2.1.3 受激布里渊散射的增益谱分析 |
| 2.1.4 受激布里渊散射的阈值分析 |
| 2.2 基于受激布里渊散射的微波光子滤波器理论基础 |
| 2.2.1 相位调制基础 |
| 2.2.2 相位调制到强度调制转换原理 |
| 2.2.3 马赫增德尔调制器 |
| 2.2.4 双平行马赫增德尔调制器 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于受激布里渊散射的微波光子滤波器研究 |
| 3.1 基于受激布里渊散射的单通带微波光子滤波器的研究 |
| 3.1.1 布里渊频移量测试 |
| 3.1.2 单通带微波光子滤波器实验方案及原理 |
| 3.1.3 单通带微波光子滤波器实验验证及分析 |
| 3.2 基于受激布里渊散射的双通带微波光子滤波器的研究 |
| 3.2.1 双通带微波光子滤波器实验方案及原理 |
| 3.2.2 双通带微波光子滤波器实验验证及分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 微波光子滤波器在光电振荡器中的应用 |
| 4.1 光电振荡器的基本理论 |
| 4.1.1 光电振荡器的基本结构 |
| 4.1.2 光电振荡器起振的阈值条件 |
| 4.1.3 光电振荡器起振的相位条件 |
| 4.1.4 OEO振荡信号频率和振幅 |
| 4.2 基于受激布里渊散射的单频光电振荡器 |
| 4.2.1 单频光电振荡器的方案结构及原理 |
| 4.2.2 单频光电振荡器的实验验证及分析 |
| 4.3 基于受激布里渊散射的双频光电振荡器 |
| 4.3.1 双频光电振荡器的方案结构及原理 |
| 4.3.2 双频光电振荡器实验验证及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
四、F_2激光器稳定振荡成功（论文参考文献）
- [1]高能量双波长切换Ho:YLF注入锁频激光器技术研究[D]. 王云朋. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [2]稀土掺杂氟化钇钡激光晶体生长及性能研究[D]. 王新宇. 长春理工大学, 2021(01)
- [3]原子干涉仪高精度检验等效原理[D]. 何川. 中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院), 2021(01)
- [4]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)
- [5]高相干的双光学频率梳系统的研究及其应用[D]. 邓泽江. 华东师范大学, 2021(08)
- [6]环状激光束在抛物等离子体通道中的传播动力学研究[D]. 尹俪儒. 西北师范大学, 2021(12)
- [7]基于回音壁模式光学微腔的非线性效应及应用研究[D]. 温钦. 电子科技大学, 2021
- [8]应用于光频梳的高品质因子微球腔的研究[D]. 刘琳倩. 浙江大学, 2021(09)
- [9]激光二极管泵浦连续和被动调Q Yb:Lu3Al5O12陶瓷激光器的研究[D]. 向秋玲. 西南大学, 2021(01)
- [10]基于受激布里渊散射的微波光子滤波器及其应用[D]. 聂志军. 电子科技大学, 2021(01)