DPAL的動力學模擬和SrCl2蒸氣激光的實驗研究.pdf

1、半導體泵浦的堿金屬蒸氣激光(Diodepumpedalkalivaporlasers-DPALs)是兼有固體激光和氣體激光優(yōu)點的新型激光器件，具有量子效率高、光束質(zhì)量好和線寬窄等特點。高頻脈沖放電激勵的SrCl2蒸氣激光具有譜線豐富、多種機制、較好的光束質(zhì)量和熱分布均勻等特點。這兩類激光在軍事、定向能量傳輸、環(huán)境監(jiān)測、材料處理和醫(yī)療等領域有廣泛的應用前景，對它們的激光動力學過程和輸出特性進行深入的理論和實驗研究，具有較大的研究意義和學術(shù)

2、價值。
　　 本論文扼要介紹了光泵堿金屬蒸氣激光和鹵化鍶蒸氣激光的發(fā)展歷史及特點和應用。在深入分析和理解DPAL的實驗方案、技術(shù)路線和激光機理的基礎上，闡述了二極管泵浦線寬與堿金屬原子D2線吸收線寬的匹配條件，比較分析了LDA線寬外腔壓縮的實驗方法，建立了一個物理模型完整描述二極管激光抽運Rb蒸氣激光的動力力學過程和激光發(fā)射機制。結(jié)合實驗參量，經(jīng)理論估算和查閱文獻，獲得了求解模型所需的各種微觀碰撞過程的速率系數(shù)和輻射躍遷等相關數(shù)

3、據(jù)，數(shù)值求解出Rb原子有關能級粒子數(shù)密度和腔內(nèi)、外光子數(shù)密度等微觀參量演化過程，激光輸出功率和效率與泵浦光、激光腔和緩沖氣壓等參量的關系，深刻闡明了該類激光的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)機制和激光發(fā)射的物理圖象。
　　 分別建立了基于DPAL的MOPA系統(tǒng)的物理模型和用于計算Cs原子D1和D2吸收線譜線線型的物理模型。給出了振蕩池和放大池中堿金屬原子有關能級粒子數(shù)密度的速率方程和相關動力學過程的速率系數(shù)及光學躍遷參量等，通過求解一定實驗條件下的M

4、OPA系統(tǒng)模型，得到了與實驗基本一致的模擬結(jié)果，進一步計算模擬了蒸氣池長度、溫度、種子光功率、緩沖氣體壓強對激光放大功率的影響，得到了一組優(yōu)化的工作參數(shù)。Cs原子吸收譜線線型的物理模型考慮了堿金屬原子D1和D2線的超精細結(jié)構(gòu)分裂對光譜線型和吸收截面的影響，計算和分析了譜線中心頻率偏移和超精細結(jié)構(gòu)躍遷各組分的譜線線型，以及緩沖氣體壓強對銫原子D1線和D2線的吸收線寬的影響。
　　 在延續(xù)前期對堿土金屬激光的理論和實驗研究的基礎上，