倍频激光器的设计.doc

目 录 第 1 章 概 述 1 第 2 章 光倍频原理与技术 2 2 1 光倍频原理 2 第 3 章 脉冲紫外激光器的设计 4 3 1 被动调 Q 基础 4 3 2 被动调 Q 获得基频光 7 结 论 8 参考文献 9 光电子技术基础课程设计 0 第1章 概 述 在被动调 Q 理论的指导下 充分考虑了被动调 Q 晶体 Cr YAG 的激发态吸收效应对脉 冲激光器性能的影响 延伸了 Degnan 的被动调 Q 优化理论 直接给出了优化设计过程中 我们最关心的被动调 Q 晶体的小信号透过率与输出耦合镜的透过率关系 简化了设计程 序 在高斯光束倍频理论的指导下 改进了传统的聚焦方式 使结构更为紧凑下 获得 了更高的紫外功率输出 并且该结构可同时满足三倍频 四倍频的要求 在连续紫外的 研究中 充分考虑到激光器输出镜的最佳透过率与倍频转换效率之间的关系 并由此优 化倍频晶体长度 采用简单的两镜腔结构 将二倍频 三倍频频率变换晶体同时放在腔内 还实现了 355nm 连续激光的输出 LD 泵浦全固态激光器从二十世纪八十年代以来获得长足的进步 紫外激光器因其在人眼安全波段 光刻的主要光源等重要应用 一直以来就是人们研究 的热点 因此 发展激光产业将带动传统工业的改造和发展 加速我国国防技术的现代化激 光技术在军事上已应用于测距 指向 制导 通讯及战术武器等 为改善武器装备的性 能 提高命中率和可靠性 起到重要的作用 并有一定数量的产品出口 图 1 1 自动加湿器功能原理图 2 2 实现方式 要达到自动加湿器功能要做好硬件 和软件设计和调试三 本系统分信号的主要有温度传感器的输入信号和单片机 2 3 理论基础 2 3 1 单片机 T89C2051 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除 图 2 1AT89S51 芯片引脚图 AT89S51 共有 40 个引脚 大致可分为 4 类 电 2 3 2DS18B20 传感器 传感器是一种按 图 1 1 自动加湿器功能原理图 2 2 实现方式 要达到自动加湿器功能要做好硬件和软件设计和调试三个方面的工作 首先硬件 方面 通过合理的设计单片机管脚及其他外围电路的链接 使之既有 I O 口的功 能 又有控制型号的功能 由于时间仓促 没有找到合适的水位传感器 在开发 过程中利用三个按钮开关代替水位传感器分别代表高 中 低水位 而加湿器开 关则由一发光二级管代替 在方正过程中更容易观察系统开发效果 这方面的内 容详见硬件设计部分内容 其次软件方面 通过合理设计软件的结构和安排子程 光电子技术基础课程设计 1 序 使程序以最简洁有效的方式实现目的 最后 调试方面 程序编辑用 VW8 系 列方针器环境 编辑过程可使用软件仿真观察 并对其进行调试 在程序编辑完 成之后使用硬件仿真 最终用烧录器将程序写入单片机进行实测 本系统分信号的主要有温度传感器的输入信号和单片机输出的控制信号构成 首 先由单片机向温度传感器发出读信号 随后温度传感器做出响应 单片机待 DS18B20 完成收集到得温度信息进行 AD 处理并存储为数字信号后 开始读取温度 值 并对其信号做位处理使之达到用户需求的精度以及计算得到相对湿度 最后 通过 1602LCD 显示温湿度值 另外 系统在运行过程中还有专门的控制声光报警 系统 光电耦合开关的控制信号 结 论 由于倍频晶体的阈值很高 因此要获得高的倍频效率 基频波的功率密度要足够高 这样对连续或者高重复频率的激光器 一般均采用腔内倍频方式 如 Photonics Industries 采用 LD 泵浦的 Nd YVO4绿光激光器 两个谐振腔镜对基频波 波长为 1064nm 都镀高反膜 而对二次谐波 波长为532nm 有一定的耦合输出 这样腔内的基 频波功率密度就非常高 就能获得极高的二次谐波转换效率 当 LD 泵浦功率为80W 时 可获得16W 的100kHz 532nm 绿光输出 尽管目前在紫外激光的研究很多 但离产业化 实用化的目标很远 通过对激光器的 光电子技术基础课程设计 2 整体优化设计 旨在提高全固态紫外激光器的性能并产业化 因此本文主要做了以下几个方面的工作 1 在被动调 Q 理论的指导下 充分考虑了被动调 Q 晶体 Cr YAG 的激发态吸收效应 对脉冲激光器性能的影响 延伸了 Degnan 的被动调 Q 优化理论 直接 给出了优化设计 过程中我们最关心的被动调 Q 晶体的小信号透过率与输出耦合镜的透过率关系 简化了 设计程序 2 在频率变化晶体的优化选取的总前提下 详细计算倍频晶体的各主要参数 优化 选取了各倍频晶体及长度 在高斯光束频率变换理论的指导下 改进了传统的聚焦方式 使结构更为紧凑下 获得了更高的紫外功率输出 并且该结构可同时满足三倍频 四倍 频的要求 3 充分考虑到激光器输出镜的最佳透过率与倍频转换效率之间的关系 详细计算 了一定泵浦功率时的最佳输出镜透过率 并由此优化倍频晶体 KTP 长度的选取 参考文献参考文献 1 丁丽明 杨福民 Bowman S R 聚光腔对光泵均匀性的影响 中国激光 1989 2 梁柱 宁国斌 金光勇 LD 泵浦高频 YAG 激光器 长春理工大学学报 2002 3 周炳琨 高以智等 激光原理 北京 国防工业出版社 2007 4 克希耐尔 W 固体激光工程 北京 科学出版社 2002 5 蔡伯荣 激光器件 湖南 湖南科技出版社 1988 6 姚建铨 线性光学频率变换及激光调协技术 北京 科学技术出版社 1995 7 傅竹西 固体光电子学 合肥 中国科学技术大学出版社 2004 8 饶云江 光纤技术 北京 科学出版社 2006 光电子技术基础课程设计 3 东北石油大学课程设计成绩评价表 课程名称光电子技术基础课程设计 题目名称倍频激光器的设计 学生姓名缪培鑫学号 110901240205 指导教 师姓名 职称 序号评价项目指 标满分评分 1 工作量 工作态 度和出勤率 按期圆满的完成了规定的任务 难易程度和工 作量符合教学要求 工作努力 遵守纪律 出 勤率高 工作作风严谨 善于与他人合作 20 2课