线性调频激光器跳模抑制研究
近年来,合成孔径激光雷达凭借其能够打破衍射极限对于入瞳孔径的制约、改善传统激光雷达空间分辨能力的优势,在相干激光雷达探测体系中的地位愈发重要,其关键技术之一即为雷达探测光源宽带线性调频激光的获取。由于跳模现象在激光器频率调制过程中难以避免,因此,针对于线性调频激光器的跳模抑制研究工作就有着十分重要的意义。
在理论部分,本文主要介绍了激光的模式理论和单纵模选取方法,对比各种选模方法的优缺点,最终确定本实验的单纵模选取方案为F-P标准具法,并对不同参数标准具的选模性能进行理论分析。本文针对于影响输出激光稳定性的各种因素及相应稳频手段也进行了简要阐述。
分析了各种激光频率调制方法,选取直接腔长调制法作为实验方案。之后从增益损耗角度出发,介绍了导致均匀加宽激光器中跳模现象出现的本质原因为模式竞争效应,确定了改变标准具角度位置和谐振腔腔长来实现跳模抑制的实验方案。
在实验部分,我们完成了所设计的跳模抑制系统的搭建,实现了基于Lab VIEW的跳模抑制系统控制程序开发,并从输出激光调频范围角度对于LD泵浦Nd:YVO4激光器进行相关的实验分析。从只改变标准具角度位置、只改变谐振腔腔长以及二者协调变化这三个方面进行实验研究。
实验结果表明,标准具角度位置的改变主要影响其自由光谱区的移动,谐振腔腔长的改变主要影响腔内激光模式的移动,只有在二者协调变化时才能实现对于跳模的抑制。最终得到输出激光调频范围为4.40GHz,约为激光器谐振腔相邻纵模间隔长度的二倍,说明实验系统能有效地抑制跳模。
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