电光调QCO2激光器的六温度模型理论与速率方程理论比较分析

分别利用速率方程理论和六温度模型理论对Q开关CO₂激光器动力学过程进行了理论分析比较,实验上测得电光调Q射频波导CO₂激光器脉冲激光建立时间及峰值功率与速率方程理论和六温度模型理论计算结果一致.但速率方程理论计算的激光脉冲宽度较“窄”,并且几乎没有拖尾,而六温度模型理论计算的脉冲激光波形有明显的拖尾,符合实际测量的波形.另外,六温度模型理论可以全面反映激光器工作气体中不同分子能级的能量转移过程,因此六温度模型理论分析更全面 关键词： 2激光器')" href="#">电光调QCO₂激光器 六温度模型理论 速率方程理论     

考虑激光下能级弛豫过程的调Q Nd∶YAG 速率方程理论分析

本文比较了考虑与不考虑激光下能级弛豫过程的两种形式的调Q速率方程，并以二极管激光侧面泵浦电光调QNd∶ YAG为例，分别采用两种形式的调Q速率方程，分析了调Q过程中上、下能级粒子数变化过程，计算了输出调Q激光脉冲波形、峰值功率以及能量，进行了比较分析，并解释了调Q“子脉冲”与拖尾现象.     

考虑激光下能级弛豫过程的调Q Nd∶YAG速率方程理论分析

本文比较了考虑与不考虑激光下能级弛豫过程的两种形式的调Q速率方程,并以二极管激光侧面泵浦电光调QNd∶YAG为例,分别采用两种形式的调Q速率方程,分析了调Q过程中上、下能级粒子数变化过程,计算了输出调Q激光脉冲波形、峰值功率以及能量,进行了比较分析,并解释了调Q“子脉冲”与拖尾现象     

光栅调谐TEA CO2激光器理论计算模型

基于六温度模型速率方程理论 ,建立了系统计算光栅调谐TEACO2 激光器动力学特性的理论模型。利用该模型举例计算了光栅调谐TEACO2 激光器的各种输出特性。计算中 ,激光器的增益体积为 0 .9L ,闪耀光栅的光栅常数为 12 0line/mm ,闪耀角为 30°,激光混合气体气压为 6 1 3kPa ,温度为 30 0K ,采用光栅零级作为耦合输出。计算给出了如下结果 :1)光栅分别调谐于 9R(2 0 ) ,9P(2 0 ) ,10R(2 0 )或 10P(2 0 )线时 ,激光器的输出脉冲能量 ;2 )光栅调谐于 10P(2 0 )线时 ,激光输出谱线的精细纵模结构和输出激光脉冲波形 ;3)激光输出脉冲能量和输出波长随光栅入射角的变化 ;4 )光栅输入失调时 ,激光输出波长的精细纵模结构。这些计算结果与熟知的实验结论一致     

IN腔内 Cd Te电光调 Q CO_2 脉冲激光外差信号研究(英文)

本文较详细地实验研究了腔内 Cd Te电光调 Q CO2 脉冲激光及其外差信号的时域频域特性 ,其激光脉冲时域波形长的拖尾被发现 .如果脉冲很弱 ,无法直接探测信号 .而在这种条件下用外差检测方法 ,就可以探测到较强的脉冲拖尾外差中频信号 ,且拖尾持续时间很长 .同时 ,讨论了在激光外差探测中本振和主振激光间偏频控制的可能性 .     

调Q CO_2激光功率放大器的输出特性

利用描述CO_2激光器动力学过程的六温度模型理论,建立了计算调Q CO_2激光功率放大器输出特性的数学模型,进行了理论分析和数值计算,并讨论了分光比等参数对输出脉冲特性、输出光谱的影响。结果表明:该调Q CO_2激光功率放大器存在临界增益长度和临界光强分束比,低于临界值时无法获得激光输出;该调Q CO_2激光功率放大器的输出激光脉冲波形、峰值功率、脉冲宽度、输出光谱与光强分束比、抽运电子数密度等参数有关,光强分束比越小,输出的调Q激光脉冲宽度越大,峰值功率越低;该调Q CO_2激光功率放大器利用Q调制的高增益特性,通过控制调Q元件所在的低功率支路可以实现高平均功率的调Q脉冲CO_2激光输出,很好地解决了调Q CO_2激光功率放大器难以高功率运转的问题。     

脉冲相干激光雷达测距信号研究

对脉冲激光雷达外差测距信号进行了研究，理论上，采用调Q激光脉冲的数值计算波形，研究了脉冲激光经远处目标漫反向后进行外差接收的波形及其傅里叶变换频谱成分。实验上，研究了可调谐电光调Q射频激励波导CO2激光器脉冲激光经目标反射后的外差波形及其傅里叶变换频谱成分，并计算了目标的距离，理论分析与实验结果一致。     

重频Yb:YAG片状激光器电光调Q时空演化模拟计算和实验研究

基于Yb3+抽运动力学,结合光线追迹的方法,建立了抽运过程中的放大自发辐射模型,得到激光介质中三维含时储能分布.将速率方程理论和角谱传播理论结合,对谐振腔内调Q脉冲的形成、传播过程进行建模计算,得到激光脉冲的时间-空间分布和光束质量因子变化规律.同时进行了激光二极管抽运重频Yb:YAG片状激光器电光调Q实验,并与模拟计算的结果进行了对比校核,印证了计算模型的正确性.这为主动调Q固体激光器的设计提供了参考.     

非链式脉冲DF化学激光器反应动力学模型

依据非链式脉冲氟化氘(DF)激光器的反应机理, 采用速率方程理论, 综合考虑了基态DF分子、D₂分子、D原子、F原子对激发态DF分子的消激发作用, 建立了非链式脉冲DF激光器反应动力学模型. 运用Runge-Kutta法对该模型进行数值计算, 得到了增益区内各组分粒子数密度随时间的变化关系. 进而运用该模型研究了工作气体配比和输出镜反射率对DF激光器腔内光子数密度、 单脉冲能量、脉冲宽度和输出功率的影响, 得到了最佳气体配比和最佳输出镜反射率参数. 采用放电引发方式对非链式DF激光器进行了实验研究, 实验测得脉冲波形及单脉冲能量与速率方程理论模型计算结果基本一致. 本文的研究结果可为非链式脉冲DF激光器的优化设计提供理论参考. 关键词： 脉冲DF激光器 动力学模型 速率方程 数值计算     

自调Q光纤激光器的理论分析和数值模拟

基于自调Q光纤激光器的基本理论,结合速率方程理论与自调Q特点,借助简化的环形腔掺Er3+光纤激光器模型,分析了泵浦功率与自调Q脉冲周期、峰值功率的关系.随着泵浦功率的增加,光纤激光器自调Q脉冲的周期减小,峰值功率变大;当信号光强足够大时,激光器的自调Q现象消失,变为准连续激光输出.通过MATLAB编程对光纤激光器输出特性进行了数值模拟,模拟结果与实验结果基本相符.     

High repetition rate TEA CO_2 laser with randomly coded wavelength selection

High repetition rate transversely exited atmospheric pressure (TEA) CO2 laser with randomly coded wavelength selection is suggested. The laser wavelength is tuned by a Fabry-Perot (F-P) etalon of low fineness, whose space interval is controlled by a piezoelectric transducer (PZT). A digital controlled programmable voltage source is introduced to vary the voltage applied on PZT so as to swiftly shift the laser output wavelength pulse by pulse. Detailed theoretical analysis is carried out by six-temperature mode rate equations.     

电光腔倒空与调Q射频波导CO2激光器

报道电光腔倒空与调Q射频波导CO2激光器,获得了电光腔倒空与调Q脉肿激光输出,并用调节电光晶体电压的方法控制腔倒空与调Q脉冲激光峰值功率;调节晶体电压脉冲宽度,可控制腔倒空与调Q激光的脉冲间隔,达到编程输出的目的。理论上分析了电光腔倒空过程。     

Mathematical modeling of hybrid CO2 laser

A Teller–Landau six-temperature model describing the dynamic emission of single-mode TEA CO₂ laser has been adapted. This model has been also used to describe the mechanism of obtaining relatively high-power output pulses from hybrid TE-TEA or CW-TEA CO₂ laser consisting of high- and low-pressure sections. The suggested mathematical model allows to investigate the mechanism which limits the TEA oscillation to single longitudinal mode (SLM) due to the narrow gain bandwidth of low-pressure section, and also to study the effect of the laser input parameters on the smooth output laser pulse parameters. In addition, numerical solutions of non-linear rate equation system of the suggested model are quantitatively discussed. The solutions describe the radiation field intensity, the population inversion, and the energy transfer processes. The calculated values of maximum peak power, total energy in pulse, pulse width, etc. are in a very good agreement with the observed experimental values.     

GaAs被动调Q兼输出耦合Nd∶YVO4激光特性研究

利用可饱和吸收半导体GaAs作为被动调Q元件和FP输出耦合镜,实现了半导体激光器(LD)抽运Nd:YVO4激光调Q运转,获得脉宽度为47ns,重复频率为1183kHz,平均功率为430mW,光束质量为M2=113的TEM00激光基横模输出,调Q抽运阈值为1700mW.并数值求解了含有GaAs被动调Q兼输出耦合的速率方程,分析了GaAs被动调Q机理以及脉宽宽度、重复频率、平均功率随抽运速率、腔长的变化关系,理论与实验结果相一致.为多功能综合型微型调Q固体激光器提供了简单有效的方法. 关键词： 被动调Q 输出耦合 GaAs     

Mathematical modeling of TE CO2 laser with SF6 as a saturable absorber

A mathematical model describing the dynamic emission of a single mode TE CO₂ laser with saturable absorber has been adapted. A six-temperature model has been used to describe the amplifying medium, while a four-coupled energy level is used to describe the selective absorbing medium. The suggested mathematical model allows the investigation of the effects of the intracavity absorber on the mode characteristics of the TE CO₂ laser and, moreover, the study of the effect of the laser input parameters on the output laser pulse. The model simulates the passive Q-switch in both low- and high-pressure cases in the absorbing medium.

In addition, numerical solutions of a non-linear rate equation system of the suggested model are quantitatively discussed. The solutions describe the photon number density, the population inversion and the energy transfer processes of amplifying and absorbing media.     

Kinetic modelling of electrooptically Q-switched CO2 laser

In this paper, a six-temperature model for CO₂ lasers is used to describe the process of the dynamic emission in the electrooptically Q-switched laser. The dissociation of CO₂ molecules, the electron excitation and the energy-transfer of vibrational levels and the rotational relaxation of rotational levels are involved. The calculated pulse waveforms are in good agreement with the experiment.     

饱和吸收体调Q的反转粒子数条件

本文从描述饱和吸收体调Ｑ的速率方程出发，推导实现有激发态吸收的饱和吸收体调Ｑ所需的反转粒子数理论上应满足的条件，并对其进行讨论与分析。     

Mathematical modeling of tunable TEA CO2 lasers

A mathematical model, based on the Landau–Teller equations of six-temperature model for the CO₂–N₂–He–CO system, to describe the process of dynamic emission in tunable TEA CO₂ lasers is introduced. In this model, the Landau–Teller equations are rewritten with regard to fine longitudinal mode frequencies in the laser resonator. These revised equations can be utilized to estimate the laser output spectra as well as other laser output pulse parameters. Examples are given to show the modeling results of non-tunable, grating tuned or injection-locking TEA CO₂ lasers.