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研究生: 詹雅婷
Chan, Ya-ting
論文名稱: 以聲光調變器產生Q開關恩斯高斯雷射之探討
A study on Q-switched Ince-Gaussian laser generation with acousto-optic modulator
指導教授: 朱淑君
Tsai, Chin-Chun
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2015
畢業學年度: 103
語文別: 中文
論文頁數: 159
中文關鍵詞: 恩斯高斯模態雷射Q開關末端激發固態雷射
外文關鍵詞: Ince-Gaussian Modes, Q-switch, End-pumped solid-state lasers
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  • 本論文的研究目的是希望藉由末端激發固態雷射的方式產生恩斯高恩雷射,並達到不同模態的選擇,並應用在Q開關的脈衝雷射。在先前的研究,我們發現以光遮斷器為Q開關的脈衝雷射會有鬆弛震盪的現象產生,所以在本篇實驗裡,我們將實驗分成兩個部分,在第一部份的實驗,我們分別採用聲光晶體與光遮斷器當作光開關元件,比較若在相同的開關時間下,是不是有類似鬆弛震盪結果,並討論若將開關時間減少,是不是可以避免鬆弛震盪現象,並利用雷射速率方程式做簡單的數值模擬探討,成功地解釋了開關時間會影響雷射脈衝輸出個數的特性;在第一部分的實驗我們得知將開關的時間控制在1-3μs時,可以減少鬆弛震盪的產生,所以在本論文的第二部分的實驗中經由控制聲光的開關的時間,使脈衝雷射沒有鬆弛震盪現象,並藉由末端激發固態雷射的方式控制模態輸出,成功地將多個不同種類的恩斯高斯脈衝雷射激發出來,並討論不同模態間脈衝輸入輸出瓦數與脈衝寬度和峰值功率間的關係。
    本篇論文藉由使用較簡單的末端激發型固態雷射的共振腔設計成功激發脈衝恩司高斯雷射,並將其成功放入聲光調變晶體產生脈衝恩斯高斯模態雷射。在第一部分的實驗,我們藉由兩種主動式Q開關來解釋鬆弛震盪的效應,發現在光開關的開啟時間過長上會產生有一系列的脈衝。而在第二部分的實驗,我們改良第一部分的實驗光開關時間,可以發現在單一的恩斯高斯模態以及重複頻率下,隨著輸入瓦數增高,我們可以觀察到輸出瓦數也會增高,脈衝寬度降低,單一脈衝能量以及峰值功率會升高;而單一模態下不同重複頻率下,輸出脈衝寬度會隨著光開關頻率有著特定的關係,隨著輸入瓦數增加,脈衝寬度變窄,且光開關元件的頻率變大時,脈衝的寬度變寬;而在不同的恩斯高斯模態下,若模態的總節線(p值)越高,發現到主動式Q開關脈衝恩司高斯雷射,不論是IGep,m、IGop,m的分類下,閥值功率增加,脈衝寬度變寬,而平均輸出功率、平均單一脈衝能量、峰值功率則有變小的跡象;而總節線(p值)不變,雙曲線節線數(m值)的變小,也會有較高的雷射產生閥值。

    The purpose of this study is to generate pulsed Ince-Gaussian(IG) lasers in end-pumped solid-state lasers and to reach different modes of selection and application of Q-switched pulsed lasers. The active Q-switch we adopting in this study is the acousto-optic (AO) modulator. However, we also adopt the chopper in this study. In the first part of the experiment, both of laser systems can be used to generate pulsed IG laser and observe the relaxation oscillation (RO). The second part of the experiment, we study on Q-switched Ince-Gaussian laser generation with AO modulator. Experimental result shows that, using AO Q-switched laser system, this study successfully generates pulsed IG lasers of several different modes. Besides, by classifying IGMs into even and odd groups, this study gives discussions on the relation between pulsed Ince-Gaussian lasers of different modes.

    中文摘要 II 英文延伸摘要 III 致謝 IX 目錄 X 圖目錄 XI 表目錄 XV 第一章 前言 1 第1節 前言 1 第2節 雷射橫模 1 第3節 研究動機與章節設計 4 第二章 雷射原理 5 第1節 雷射基本原理 5 第2節 Ince-Gaussian Modes 數學形式 6 第3節 Ince-Gaussian Modes的分類及激發方法 10 第三章 Q開關脈衝雷射和速率方程式 14 第1節 Q開關基本原理與機制 14 第2節 聲光Q開關原理 17 第3節 光遮斷器工作原理 20 第4節 主動式Q開關雷射速率方程式 21 第四章 實驗架設與步驟 23 第1節 激發Ince Gauassian Mode之實驗架設 23 第2節 主動式Q開關雷射架設 24 第3節 實驗步驟 26 第五章 實驗數據與討論 28 第1節 兩種主動式Q開關討論 28 第2節 以聲光晶體調變的Q開關 43 第3節 所有模態實驗場形圖與比較 153 第六章 結論與未來展望 157 第1節 結論 157 第2節 未來展望 157 參考文獻 159

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    下載圖示 校內:2018-09-08公開
    校外:2018-09-08公開
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