倍頻激光器的設(shè)計.doc

目 錄 第 1 章 概 述 1 第 2 章 光倍頻原理與技術(shù) 2 2 1 光倍頻原理 2 第 3 章 脈沖紫外激光器的設(shè)計 4 3 1 被動調(diào) Q 基礎(chǔ) 4 3 2 被動調(diào) Q 獲得基頻光 7 結(jié) 論 8 參考文獻(xiàn) 9 光電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計 0 第1章 概 述 在被動調(diào) Q 理論的指導(dǎo)下 充分考慮了被動調(diào) Q 晶體 Cr YAG 的激發(fā)態(tài)吸收效應(yīng)對脈 沖激光器性能的影響 延伸了 Degnan 的被動調(diào) Q 優(yōu)化理論 直接給出了優(yōu)化設(shè)計過程中 我們最關(guān)心的被動調(diào) Q 晶體的小信號透過率與輸出耦合鏡的透過率關(guān)系 簡化了設(shè)計程 序 在高斯光束倍頻理論的指導(dǎo)下 改進(jìn)了傳統(tǒng)的聚焦方式 使結(jié)構(gòu)更為緊湊下 獲得 了更高的紫外功率輸出 并且該結(jié)構(gòu)可同時滿足三倍頻 四倍頻的要求 在連續(xù)紫外的 研究中 充分考慮到激光器輸出鏡的最佳透過率與倍頻轉(zhuǎn)換效率之間的關(guān)系 并由此優(yōu) 化倍頻晶體長度 采用簡單的兩鏡腔結(jié)構(gòu) 將二倍頻 三倍頻頻率變換晶體同時放在腔內(nèi) 還實現(xiàn)了 355nm 連續(xù)激光的輸出 LD 泵浦全固態(tài)激光器從二十世紀(jì)八十年代以來獲得長足的進(jìn)步 紫外激光器因其在人眼安全波段 光刻的主要光源等重要應(yīng)用 一直以來就是人們研究 的熱點(diǎn) 因此 發(fā)展激光產(chǎn)業(yè)將帶動傳統(tǒng)工業(yè)的改造和發(fā)展 加速我國國防技術(shù)的現(xiàn)代化激 光技術(shù)在軍事上已應(yīng)用于測距 指向 制導(dǎo) 通訊及戰(zhàn)術(shù)武器等 為改善武器裝備的性 能 提高命中率和可靠性 起到重要的作用 并有一定數(shù)量的產(chǎn)品出口 圖 1 1 自動加濕器功能原理圖 2 2 實現(xiàn)方式 要達(dá)到自動加濕器功能要做好硬件 和軟件設(shè)計和調(diào)試三 本系統(tǒng)分信號的主要有溫度傳感器的輸入信號和單片機(jī) 2 3 理論基礎(chǔ) 2 3 1 單片機(jī) T89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除 圖 2 1AT89S51 芯片引腳圖 AT89S51 共有 40 個引腳 大致可分為 4 類 電 2 3 2DS18B20 傳感器 傳感器是一種按 圖 1 1 自動加濕器功能原理圖 2 2 實現(xiàn)方式 要達(dá)到自動加濕器功能要做好硬件和軟件設(shè)計和調(diào)試三個方面的工作 首先硬件 方面 通過合理的設(shè)計單片機(jī)管腳及其他外圍電路的鏈接 使之既有 I O 口的功 能 又有控制型號的功能 由于時間倉促 沒有找到合適的水位傳感器 在開發(fā) 過程中利用三個按鈕開關(guān)代替水位傳感器分別代表高 中 低水位 而加濕器開 關(guān)則由一發(fā)光二級管代替 在方正過程中更容易觀察系統(tǒng)開發(fā)效果 這方面的內(nèi) 容詳見硬件設(shè)計部分內(nèi)容 其次軟件方面 通過合理設(shè)計軟件的結(jié)構(gòu)和安排子程 光電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計 1 序 使程序以最簡潔有效的方式實現(xiàn)目的 最后 調(diào)試方面 程序編輯用 VW8 系 列方針器環(huán)境 編輯過程可使用軟件仿真觀察 并對其進(jìn)行調(diào)試 在程序編輯完 成之后使用硬件仿真 最終用燒錄器將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)進(jìn)行實測 本系統(tǒng)分信號的主要有溫度傳感器的輸入信號和單片機(jī)輸出的控制信號構(gòu)成 首 先由單片機(jī)向溫度傳感器發(fā)出讀信號 隨后溫度傳感器做出響應(yīng) 單片機(jī)待 DS18B20 完成收集到得溫度信息進(jìn)行 AD 處理并存儲為數(shù)字信號后 開始讀取溫度 值 并對其信號做位處理使之達(dá)到用戶需求的精度以及計算得到相對濕度 最后 通過 1602LCD 顯示溫濕度值 另外 系統(tǒng)在運(yùn)行過程中還有專門的控制聲光報警 系統(tǒng) 光電耦合開關(guān)的控制信號 結(jié) 論 由于倍頻晶體的閾值很高 因此要獲得高的倍頻效率 基頻波的功率密度要足夠高 這樣對連續(xù)或者高重復(fù)頻率的激光器 一般均采用腔內(nèi)倍頻方式 如 Photonics Industries 采用 LD 泵浦的 Nd YVO4綠光激光器 兩個諧振腔鏡對基頻波 波長為 1064nm 都鍍高反膜 而對二次諧波 波長為532nm 有一定的耦合輸出 這樣腔內(nèi)的基 頻波功率密度就非常高 就能獲得極高的二次諧波轉(zhuǎn)換效率 當(dāng) LD 泵浦功率為80W 時 可獲得16W 的100kHz 532nm 綠光輸出 盡管目前在紫外激光的研究很多 但離產(chǎn)業(yè)化 實用化的目標(biāo)很遠(yuǎn) 通過對激光器的 光電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計 2 整體優(yōu)化設(shè)計 旨在提高全固態(tài)紫外激光器的性能并產(chǎn)業(yè)化 因此本文主要做了以下幾個方面的工作 1 在被動調(diào) Q 理論的指導(dǎo)下 充分考慮了被動調(diào) Q 晶體 Cr YAG 的激發(fā)態(tài)吸收效應(yīng) 對脈沖激光器性能的影響 延伸了 Degnan 的被動調(diào) Q 優(yōu)化理論 直接 給出了優(yōu)化設(shè)計 過程中我們最關(guān)心的被動調(diào) Q 晶體的小信號透過率與輸出耦合鏡的透過率關(guān)系 簡化了 設(shè)計程序 2 在頻率變化晶體的優(yōu)化選取的總前提下 詳細(xì)計算倍頻晶體的各主要參數(shù) 優(yōu)化 選取了各倍頻晶體及長度 在高斯光束頻率變換理論的指導(dǎo)下 改進(jìn)了傳統(tǒng)的聚焦方式 使結(jié)構(gòu)更為緊湊下 獲得了更高的紫外功率輸出 并且該結(jié)構(gòu)可同時滿足三倍頻 四倍 頻的要求 3 充分考慮到激光器輸出鏡的最佳透過率與倍頻轉(zhuǎn)換效率之間的關(guān)系 詳細(xì)計算 了一定泵浦功率時的最佳輸出鏡透過率 并由此優(yōu)化倍頻晶體 KTP 長度的選取 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 丁麗明 楊福民 Bowman S R 聚光腔對光泵均勻性的影響 中國激光 1989 2 梁柱 寧國斌 金光勇 LD 泵浦高頻 YAG 激光器 長春理工大學(xué)學(xué)報 2002 3 周炳琨 高以智等 激光原理 北京 國防工業(yè)出版社 2007 4 克希耐爾 W 固體激光工程 北京 科學(xué)出版社 2002 5 蔡伯榮 激光器件 湖南 湖南科技出版社 1988 6 姚建銓 線性光學(xué)頻率變換及激光調(diào)協(xié)技術(shù) 北京 科學(xué)技術(shù)出版社 1995 7 傅竹西 固體光電子學(xué) 合肥 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社 2004 8 饒云江 光纖技術(shù) 北京 科學(xué)出版社 2006 光電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計 3 東北石油大學(xué)課程設(shè)計成績評價表 課程名稱光電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計 題目名稱倍頻激光器的設(shè)計 學(xué)生姓名繆培鑫學(xué)號 110901240205 指導(dǎo)教 師姓名 職稱 序號評價項目指 標(biāo)滿分評分 1 工作量 工作態(tài) 度和出勤率 按期圓滿的完成了規(guī)定的任務(wù) 難易程度和工 作量符合教學(xué)要求 工作努力 遵守紀(jì)律 出 勤率高 工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn) 善于與他人合作 20 2課