基于预激光调Q的脉冲单纵模和频激光技术研究

Compare to frequency-doubling, nonlinear sum-frequency mixing is an effective mean to expand the laser output wavelength. Pulsed single-longitudinal-mode lasers are important in the applications such as space probe, laser radar , coherent measurement. At present, there has no report on a intracavity sum-frequency laser with an output combined with pulse and single-longitudinal-mode. However, researches on the stimulation operation of pulse and single longitudinal mode operation in a single sum-frequency mixing laser, can not only meet the needs of a specific wavelength of pulsed single longitudinal mode laser in the field of space probe, laser radar , coherent measurement, but also expand the application of sum-frequency mixing lasers..In this project, the prelase Q-switching technology is adoped in a sum-frequency mixing laser to obtain stimulation operation of pulse and single longitudinal mode operation take advantage of the applicability for different laser wavelengths of the prelase Q-switching technology. Rate equations are eatablished to simulate the establishment of pulses in prelase Q-switching process. And detailed analysis on the pulse establishment and single longitudinal mode opertion of the two different lasers and synchronization of the two single longitudinal pulses are carried out through experimental means. Effective method for stimulation operation of pulse and single longitudinal mode operation in a single sum-frequency mixing laser is to be obtained and a pulsed single-longitudinal-mode 589nm laser is developed.

非线性和频技术是扩展激光输出波段更为有效的技术手段。而脉冲单纵模激光在空间探测、激光雷达、相干测量等领域有着重要应用。目前国内外尚没有利用腔内和频激光同时实现脉冲和单纵模运转的研究报道。对于和频激光的脉冲单纵模运转的研究，不仅可以满足空间探测、激光雷达、相干测量等领域对特定波长脉冲单纵模激光的需求，也可以进一步拓展和频激光的应用范围。.本项目将预激光调Q技术引入腔内和频激光器中，利用预激光调Ｑ技术对不同波长激光的广泛适应性，在一个谐振腔中实现两个波长激光的脉冲单纵模运转。建立速率方程组对预激光调Ｑ脉冲的建立过程进行模拟，并通过实验对预激光调Ｑ过程中两不同波长激光的脉冲建立及单纵模运转状态以及两脉冲同步过程进行详细的研究，最终获得实现和频激光脉冲单纵模运转的有效方法，并研制出一台单纵模脉冲589nm激光器。

激光技术领域，非线性和频技术较成熟的倍频技术可获得更多的激光波长输出，因而具有更强的实用性。国内外研究人员针对和频技术进行了大量的研究，实现了脉冲方式以及连续方式的和频激光输出。然而，在和频激光的单纵模运转方面，国内外相关研究及报道相对较少，特别对于脉冲和频激光的单纵模运转。激光器领域中，单纵模激光器由于具有谱线宽度窄、相干长度长等优点，在空间探测、相干测量等领域中有着重要的应用，近些年一直是激光技术领域的研究和发展热点。在空间探测及相干测量领域，为了获得较远的探测距离，激光需工作在脉冲模式。目前，国内外对脉冲单纵模输出的和频激光的研究相对较少，特别是对于体积小、结构紧凑的脉冲单纵模腔内和频激光方面，目前尚无相关研究报道。 .为此，本项目为获得单纵模脉冲和频激光输出，将预激光调Q技术应用到腔内和频过程中，开展了预激光调Q技术运转特性研究、基于预激光振荡技术的单纵模运转特性研究、单纵模脉冲光非线性和频的动力学分析、脉冲单纵模和频脉冲特性、稳定性分析及589nm激光器研制。最终获得了脉冲和频589nm单纵模激光输出，发表文章6篇，申请专利2项。目前，激光的应用已涉及到人们生产、生活的各个方面，并仍在不断扩展其应用范围。不同应用领域对激光波长有着特定需求，进一步开发新波段激光是扩展激光应用范围的重要途径。非线性和频技术作为拓展激光输出波段的技术手段显示出其重要意义。.本项目中，利用预激光调Q技术获得589nm脉冲单纵模激光输出。鉴于全固态激光的体积小、结构紧凑、效率高等显著优点，全固态和频激光的脉冲单纵模输出，一方面可以获得脉冲单纵模589nm 激光作为燃料激光器的有效替代，满足大气层遥感探测等方面的应用。另一方面，获得和频激光脉冲单纵模运转的方法可用来获得更多波段激光的脉冲单纵模输出，进一步扩展全固态激光器的应用领域，因而本项目成果具有较广阔的应用市场。