LD泵浦1064nm双频Nd:YAG激光器频率稳定技术研究

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激光二极管(LD)泵浦的双频Nd∶YAG激光器广泛应用于激光干涉测量系统。双频激光作为绝对距离干涉测量的光源,对谐振频率的稳定性要求很高。因为由双频激光产生的拍波合成波长是绝对距离干涉测量系统中的“标尺”,且合成波长与双频激光的频差成反比关系,因此要求双频激光的频差必须稳定。而自由运转的激光器无法满足测量要求,必须对其进行稳频控制。所以,研究双频激光频率稳定技术具有十分重要的意义,在双频激光绝对距离干涉测量中占有重要地位。  本文主要针对LD泵浦1064nm双频Nd∶YAG激光器频率稳定技术开展研究工作,主要研究内容包含以下几个方面:  第一,综述了激光频率稳定技术的研究意义、研究现状及发展趋势。  第二,简要介绍了LD泵浦1064nm双频Nd∶YAG激光器的工作原理、基本组成和工作特性,实验获得了1064nm正交线偏振双频Nd∶YAG激光同时振荡输出,为双频激光频率稳定技术研究奠定了基础。  第三,分析了几种常用稳频方法的基本原理,设计了基于F-P腔透射特性的稳频方案,并对该方案进行了详细理论分析和系统仿真。  第四,分别设计了以锁相放大器和信号解凋电路为核心的鉴频系统,实验获得了用于激光稳频的鉴频曲线(纠错信号)。  第五,设计了LD泵浦1064nm双腔双频Nd∶YAG激光器导数谱稳频系统,实验研究了1064nm双腔双频Nd∶YAG激光器的频率稳定性,实验结果表明,在40秒时间内激光频率漂移量不超过F-P腔的半高宽(3.75MHz)。  第六,理论分析了基于F-P腔反射特性的Pound-Drever-Hall(PDH)稳频方法的基本原理,设计了采用同一 F-P腔作为稳频基准稳定1064nm双频Nd∶YAG激光器的PDH稳频方案,并对该方案进行了可行性分析。  综上所述,本论文分别研究了基于F-P腔透射特性和反射特性的LD泵浦1064nm双频Nd∶YAG激光器频率稳定方案是可行的,研究结果对今后频率稳定技术的研究具有非常重要的参考价值,为今后激光频率稳定技术进一步完善及优化奠定了坚实的基础。
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