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硕士学位论文
双波长射频波导CO2激光器同步输出研究
STUD IES ON SYNCHRONOUS OUTPUT FOR DUAL-WAVELENGTH RF EXCITED
CO2 WAVEGUIDE LASER
张延超
哈尔滨工业大学 2009年6月
国内图书分类号：O439 学校代码：10213 国际图书分类号：535 密级： 公开
硕士学位论文
双波长射频波导CO2激光器同步输出研究
硕 士 研究生： 张延超 导 师： 田兆硕教授 申 请 学 位： 理学硕士 学 科、专 业： 光 学 所 在 单 位： 光电科学系 答 辩 日 期： 2009年6月 授予学位单位： 哈尔滨工业大学
Classified Index：O439 U.D.C：535
Dissertation for the Master’s Degree
STUD IES ON SYNCHRONOUS OUTPUT FOR DUAL-WAVELENGTH RF EXCITED
CO2 WAVEGUIDE LASER
Candidate： Supervisor：
Academic Degree Applied for： Specialty： Affiliation: Date of Defence： Degree-Conferring-Institution：
Zhang Yanchao Prof. Tian Zhaoshuo Master of Science Optics
Department of Optoelectronics Science June, 2009
Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文 摘要
非线性差频是产生THz光波有效方法之一，根据非线性光学理论，当两束脉冲激光同步时差频效率最高。本文根据非线性差频产生THz波的要求，设计研制了双波长共电极射频波导CO2激光器，波导采用金属陶瓷结构，激光器采用单一射频源同时激励两个等长的波导通道，激光输出方向相反，由于两通道具有相同的参数，受外界环境影响基本一致，因此双通道脉冲激光同步几率较高。另外此激光器具有结构紧凑、体积小、成本低的优点。
本文首先分析了CO2激光器基本动力学过程，设计波导激光器谐振腔结构。为输出可调双波长激光，每一通道一端采用光栅选支，一级振荡零级输出的方式，为减少耦合损耗，采用第二类波导谐振腔结构。
本文分析了当激光器电极终端短路、终端开路、终端加电感、并联多个电感时的电压纵向分布，在激光器电极上每侧均匀分布5个等值电感以降低电压驻波比，使电压分布均匀。理论分析计算了射频源与激光头的四种常见的阻抗匹配网络，本激光器采用LC型匹配网络，计算了LC型匹配网络的效率。
在实验上测量了双通道脉冲激光输出参数，调整光栅角度可获得10P(16)-10P(32)支激光输出，调节压电陶瓷上的电压可以调谐激光频率及激光脉冲建立时间，在数字示波器上观察到脉冲建立时间约为50μs。每通道脉冲宽度为600ns，峰值功率为100W。两通道激光合束后，调节压电陶瓷电压使两通道脉冲同步，同步几率约为80%。
为对比本文设计的双波长射频波导CO2激光器在实验上研究了两台独立射频波导CO2激光器同步输出，通过调节触发两台激光器电源的延时来使两脉冲同步输出，实验测得同步几率为10%。通过实验证明双波长射频波导CO2激光器相对于两台独立的激光器具有较高的脉冲同步几率。
关键词：THz辐射；双通道；射频激励；波导CO2激光器；脉冲同步输出
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