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              光柵對脈寬壓縮系統優化與設計

              時間:2019-07-21 11:17來源:畢業論文
              工業生產對具有一定波長的超短脈沖光纖激光器的需求日益增大,對超短脈沖激光器的研究已十分必要。本課題簡述雙通結構光柵壓縮器的基本結構和光學原理,利用閃耀光柵對來實現

              摘要:超短激光具有時間寬度短、光譜含量豐富、光脈沖峰值功率高的特點。由于工業生產對具有一定波長的超短脈沖光纖激光器的需求日益增大,對超短脈沖激光器的研究已十分必要。本課題簡述雙通結構光柵壓縮器的基本結構和光學原理,利用閃耀光柵對來實現對半導體激光器輸出脈沖進行脈寬壓縮,從而輸出超短脈沖,實現對光能的高效利用。37363
              畢業論文關鍵詞:閃耀光柵 雙通結構 脈寬壓縮 超短脈沖
              The Design and Improvement on the Laser PulseWidthCompression with Blazing Double-Grating
              Abstract:The ultra-short laser has the features of short time width,abundant Spectrum andhigh-power on the pulse peak.Due to the rising demand on the compression on the ultra-shortlaser pulse width in industry, whose wavelength is especial, it is necessary to make research onthe compression on the ultra-short laser pulse. The project is to summarize the basic structureand optic theory about the grating compression with double structure, use the blazingdouble-grating to make compression on the LD,making the ultra-short laser pulse and using theoptic energy adequately.
              Keywords: blazing grating double-structure compression ultra- short pulse
              目錄
              1.緒論.1
              2、脈寬壓縮的方式...2
              2.1 棱鏡壓縮...2
              2.1.1 單棱鏡3
              2.1.2 棱鏡對4
              2.2.光纖壓縮..5
              2.2.1 光纖色散...5
              2.2.2 單模光纖6
              2.3.光柵壓縮..8
              2.3.1 透射光柵8
              2.3.2 閃耀光柵9
              2.3.3 閃耀光柵的原理..10
              2.3.4 透射光柵和閃耀光柵的區別..11
              3.光柵壓縮器...12
              3.1 壓縮器.12
              3.2 雙通結構壓縮器.12
              3.3 光柵對.13
              3.4 光柵對的色散補償.15
              3.5 光柵對的不足和解決.18
              4.結論、致謝...19
              源`自^六;維'論.文;網www.kj9998.cn

              參考文獻...20
              1.緒論1917,愛因斯坦從理論上介紹了“受激輻射”的概念,在物質的原子能級上,有數目不一的的粒子(電子)分布在各個能級上,當高能級E2的粒子被頻率為 hE E 1 2 ?? ?的光子照射時,會躍遷到 1 E 能級,此時會產生出兩個與入射光子完全相同的光子,即相同的頻率,相同的相位,相同的偏振態和相同的傳播方向。入射一個光子,出射兩個光子,意味著信號被放大了。這類在受激輻射過程當中產生的,并且被放大的光,稱作激光。激光,Laser,是受激輻射的光放大,其英文全稱是 Light Amplification by StimulatedEmission of Radiation。
              1953 年,美國物理學家Charles Townes 用微波實現了激光器的前身,微波受激發射放大(英文首字母縮寫 maser) 。1957 年,Townes 的博士生Gordon Gould 創造了“laser”這個單詞,從理論上指出可以用光激發原子,產生一束相干光束。直到 1960 年,美國科學家梅曼博士發明了波長是694.3nm的紅寶石激光器。這是人類歷史上獲得的第一臺激光器。激光具有方向性好、亮度高、單色性好和高能量密度等特點。在理論基礎完備和科研生產迫切需要的背景下,激光應運而生的。它一問世,就獲得了異乎尋常的飛快發展,激光的發展不僅使古老的光學科學和光學技術獲得了新生,而且致使一門嶄新的新興產業的出現。超短激光加工技術,在生產生活中被廣泛運用,它是以激光與物質相互作用的原理為基礎,對包括金屬與非金屬的特殊的材料,進行焊接、切割、表面處理、打孔,還有作為光源,辨別特定的物體的一門新型高科技技術,應用最大的傳統領域應屬激光加工技術。在 3D 打印、通信行業、汽車行業、計算機行業、電氣自動化行業、醫療行業、航天事業等都發揮了重要的角色,激光技術在生產實際生活中發揮的淋漓盡致,大放光芒。尤其是在軍工事業上,激光武器早已被各國所重視,如今激光產業的發展水平已經成為衡量一個國家工業發展水平的一個非常重要的指標。在激光脈寬壓縮的發展歷史上,常用的脈寬壓縮方式有三種,分別是利用棱鏡、光纖和光柵來進行激光脈沖寬度的壓縮。在使用棱鏡壓縮脈沖的過程中,又分為單棱鏡和棱鏡對兩種方式, 這兩種實驗器材與結構不同的方式, 產生的脈寬壓縮的效果截然不同。在光纖壓縮脈沖過程中,存在色度色散、偏振模色散、波導色散等,他們對單模光纖和多模光纖的影響各不相同。在光柵壓縮脈沖使用過程中,又分為透射光柵和閃耀光柵,兩種光柵有著截然不同的物理結構與工作原理, 在壓縮脈沖寬度時, 通常使用閃耀光柵。由于棱鏡本身的局限性導致諧振腔與實驗器材很難被縮小以便輕巧,光纖存在各種色散,致使科學工作者尋找其他更好的分光元件,對具有優異的分光性能的光柵的研究被逐漸開展并被廣泛運用。本文闡述的是半導體激光器發出的光脈沖在通過光纖后有色散發生,進而在腔外使用光柵對來進行色散補償。色散補償是指半導體激光器輸出的激光有一定的脈寬,當這束光從光纖輸出后,脈寬增加,信號失真,而光柵對則是可以“壓縮”脈寬,使失真的信號盡可能恢復到之前輸入的信號的現象。光纖的功能是通過能夠產生線性啁啾的正常群速度色散(Group-VelocityDispersion,GVD)和脈沖本身能夠產生非線性啁啾的相位調制作用(Self-PhaseModulation,SPM)的聯合效應,使脈沖光束產生相似的線性的正啁啾。GVD 指的是光脈沖的包絡以群速度移動。SPM 指的是在光纖中傳輸時,光場本身感應的相移。光柵對則是產生反常 GVD 來壓縮正啁啾脈沖光束[1]。本次光柵對脈寬壓縮系統優化與設計,所使用的是摻鐿(YB)半導體激光器,輸出波長設定為為 1040nm,輸出功率設定為218.7mW,LD 的輸入電流是 1011.5mA,泵浦功率是520W, 1μm的復色散光纖。 每毫米1200條刻線, 閃耀波長是750nm, 閃耀角是36052,規格尺寸是 25*25*6mm的 GR25-1210’閃耀光柵。 光柵對脈寬壓縮系統優化與設計:http://www.kj9998.cn/wuli/20190721/36104.html
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