倍頻激光器的設(shè)計(jì).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(jì) 4 3 1 被動(dòng)調(diào) Q 基礎(chǔ) 4 3 2 被動(dòng)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(jì) 0 第1章 概 述 在被動(dòng)調(diào) Q 理論的指導(dǎo)下 充分考慮了被動(dòng)調(diào) Q 晶體 Cr YAG 的激發(fā)態(tài)吸收效應(yīng)對(duì)脈 沖激光器性能的影響 延伸了 Degnan 的被動(dòng)調(diào) Q 優(yōu)化理論 直接給出了優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中 我們最關(guān)心的被動(dòng)調(diào) Q 晶體的小信號(hào)透過率與輸出耦合鏡的透過率關(guān)系 簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)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(shí)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(zhǎng)度 采用簡(jiǎn)單的兩鏡腔結(jié)構(gòu) 將二倍頻 三倍頻頻率變換晶體同時(shí)放在腔內(nèi) 還實(shí)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(zhǎng)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(dòng)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(cè)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(dòng)加濕器功能原理圖 2 2 實(shí)現(xiàn)方式 要達(dá)到自動(dòng)加濕器功能要做好硬件 和軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試三 本系統(tǒng)分信號(hào)的主要有溫度傳感器的輸入信號(hào)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(gè)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(dòng)加濕器功能原理圖 2 2 實(shí)現(xiàn)方式 要達(dá)到自動(dòng)加濕器功能要做好硬件和軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試三個(gè)方面的工作 首先硬件 方面 通過合理的設(shè)計(jì)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(hào)的功能 由于時(shí)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(gè)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(jí)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(jì)部分內(nèi)容 其次軟件方面 通過合理設(shè)計(jì)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(jì) 1 序 使程序以最簡(jiǎn)潔有效的方式實(shí)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(duì)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(shí)測(cè) 本系統(tǒng)分信號(hào)的主要有溫度傳感器的輸入信號(hào)和單片機(jī)輸出的控制信號(hào)構(gòu)成 首 先由單片機(jī)向溫度傳感器發(fā)出讀信號(hào) 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(chǔ)為數(shù)字信號(hào)后 開始讀取溫度 值 并對(duì)其信號(hào)做位處理使之達(dá)到用戶需求的精度以及計(jì)算得到相對(duì)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(bào)警 系統(tǒng) 光電耦合開關(guān)的控制信號(hào) 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(duì)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(gè)諧振腔鏡對(duì)基頻波 波長(zhǎng)為 1064nm 都鍍高反膜 而對(duì)二次諧波 波長(zhǎng)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(shí) 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(shí)用化的目標(biāo)很遠(yuǎn) 通過對(duì)激光器的 光電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 2 整體優(yōu)化設(shè)計(jì) 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(gè)方面的工作 1 在被動(dòng)調(diào) Q 理論的指導(dǎo)下 充分考慮了被動(dòng)調(diào) Q 晶體 Cr YAG 的激發(fā)態(tài)吸收效應(yīng) 對(duì)脈沖激光器性能的影響 延伸了 Degnan 的被動(dòng)調(diào) Q 優(yōu)化理論 直接 給出了優(yōu)化設(shè)計(jì) 過程中我們最關(guān)心的被動(dòng)調(diào) Q 晶體的小信號(hào)透過率與輸出耦合鏡的透過率關(guān)系 簡(jiǎn)化了 設(shè)計(jì)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(jì)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(zhǎng)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(shí)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(jì)算 了一定泵浦功率時(shí)的最佳輸出鏡透過率 并由此優(yōu)化倍頻晶體 KTP 長(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào) 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?jiān)平?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(jì) 3 東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)表 課程名稱光電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 題目名稱倍頻激光器的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名繆培鑫學(xué)號(hào) 110901240205 指導(dǎo)教 師姓名 職稱 序號(hào)評(píng)價(jià)項(xiàng)目指 標(biāo)滿分評(píng)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