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相干波源在无线通信、材料光谱分析、频率计量和混合光载波雷达等领域展现了不可忽视的应用潜力。将射频频差的双频激光器的输出信号通过单行载流子光电二极管等外差拍频是产生高纯度射频信号的有效手段。用于外差拍频的双频激光信号的两个频率成分的功率均衡程度直接影响拍频效率。本文提出了一种基于热致双频激光波长和增益介质发射谱漂移的功率均衡度可调谐的双频微腔激光器。首先基于四能级速率方程理论,建立洛伦茨线型的耦合速率方程模型对双频激光信号运行机制进行分析,从理论上揭示造成均匀加宽双频激光器输出功率非均衡的主要原因是双频波长在增益介质发射谱内对应的发射截面不同(即非均衡增益)。更重要的是,温度对双频功率均衡度的影响是双频激光波长和增益介质发射截面谱的温度依赖性共同作用的结果。采用掺杂浓度和外形尺寸均相同的未镀膜的薄片Nd:YVO4晶体和双端镀膜的薄片Nd:YVO4晶体(微腔),分别对不同温控条件下未镀膜薄片Nd:YVO4晶体的发射截面谱和双频Nd:YVO4微腔激光器的输出激光光谱进行研究,从实验上揭示增益介质发射截面谱和双频激光波长随温度变化的一般规律。实验结果表明:在所研究的温控范围内,随着热沉温度的增加,双频Nd:YVO4微腔激光器的输出激光光谱红移,输出功率下降,并伴随有“跳模”现象发生;未镀膜薄片Nd:YVO4晶体的发射截面谱红移,峰值发射截面减小,谱线展宽。双频Nd:YVO4微腔激光器的输出激光光谱包络中心波长,以及未镀膜薄片Nd:YVO4晶体的发射截面谱峰值波长的红移速率分别为3.88 pm/°C和3.84 pm/°C。为了分析双频激光信号的相对强度比变化的原理,对双频激光波长、增益介质发射截面谱,以及它们对输出功率均衡度的相互作用之间的关系进行综合讨论。通过对比上述两条拟合温度特性曲线,发现当激光光谱包络中心波长和发射截面谱峰值波长重合时,双频Nd:YVO4微腔激光器工作温度和未镀膜薄片Nd:YVO4晶体发光区域温度之间存在一个由抽运功率和激光功率的差别引起的温度差。对于本文实验中所涉及到的双频Nd:YVO4微腔激光器,这一温度差近似等于激光增益介质发光区域和热沉的温差,约为54°C。双频激光平均波长与经温度补偿的未镀膜薄片Nd:YVO4晶体的发射谱峰值波长的相对位置决定了双频激光信号的相对功率比。通过精确控制热沉温度,对双频激光波长和增益介质发射截面谱的匹配程度进行调节,实现双频激光输出功率均衡。控制热沉温度在-5.6°C,实验获得功率均衡度约为0.991,输出功率约为264 mW,频差约为67 GHz的双频激光信号输出。在一系列能够达到功率均衡的特定温度点中,较低的热沉温度可以实现更高功率的功率均衡双频信号输出。