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高稳定性宽频带一氧化碳激光器的研究

作　者: 陈潇为
导　师: 于清旭
学　校: 大连理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 一氧化碳激光器高稳定性宽频带稳频准连续可调谐
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

一氧化碳激光器作为一种重要的中红外激光光源,在红外光谱分析和工业加工等领域有着广泛的应用。目前,基频跃迁的一氧化碳分子激光器的最大输出光谱范围为4.7μm到8.4μm,约有450条谱线,是红外光谱分析的重要光源之一。使用基频跃迁的一氧化碳激光器作为探测光源,将红外吸收光谱技术与纳秒脉冲升温技术结合,可以深入研究蛋白质分子的二级结构,获得蛋白质分子折叠／开折叠过程中丰富的动力学信息。该实验要求一氧化碳激光器的输出波长和激光功率具有高度稳定性,且在5.1μm～7.8μm波长范围内可以准连续调谐。目前市场上尚没有任何一种商品化的一氧化碳激光器能满足该实验的要求。本文介绍了一种高稳定性的基频跃迁一氧化碳激光器系统,该激光器采用气体流动式结构,用反射光栅作为选频元件,放电管采用液氮冷却,由双路直流高压电源供电。通过使用精密光学转台控制光栅的转动角度,采用带恒温控制的殷钢谐振腔架结构实现激光器的被动稳频,在激光器电源系统中采用宽带滤波电路抑制电源功率噪声,利用高精度气体质量流量计控制工作气体流动系统；使激光器成功实现了5.1μm～7.8μm波长范围内的准连续可调谐激光输出,在此波长范围内最弱可用支线输出功率大于10mw,并且明显稳定了激光器的纵模频率和输出功率,有效地将激光器输出功率的纹波抑制在0.1%以内。该激光器作为一台高性能的中红外激光光源,在红外吸收光谱分析领域有着重要的应用价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 一氧化碳激光器的发展和应用概述  8-11
  1.2 蛋白质脉冲升温开折叠过程的红外光谱研究简介  11-12
  1.3 论文的研究背景和主要内容  12
  1.4 论文的组织结构  12-14
2 一氧化碳激光器的理论基础  14-23
  2.1 一氧化碳分子的能级结构  14-16
  2.2 一氧化碳分子的激发方式  16-18
    2.2.1 电子碰撞激发  16-17
    2.2.2 非谐性振动态(V-V)泵浦  17-18
  2.3 一氧化碳分子的粒子布居数反转  18-21
  2.4 混合气体中各种组分的作用  21-23
3 高稳定性宽频带一氧化碳激光器的设计  23-44
  3.1 高稳定性宽频带一氧化碳激光器的关键技术问题总结  23-25
  3.2 激光器主体部分的设计与制作  25-33
    3.2.1 光学谐振腔的设计与制作  25-31
    3.2.2 带恒温控制的谐振腔支架  31-33
  3.3 激光器高压电源系统的设计与制作  33-42
    3.3.1 高压电源电路的设计与调试  33-40
    3.3.2 电源系统的高压安全防护  40-42
  3.4 真空与混气系统的设计与制作  42-43
  3.5 测控系统的设计与制作  43-44
4 高稳定性宽频带一氧化碳激光器调试实验结果和讨论  44-49
  4.1 激光器输出光谱的测量  44-47
  4.2 激光器输出光功率稳定度的测量  47-48
  4.3 对实验结果的讨论  48-49
结论  49-51
参考文献  51-54
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  54-55
致谢  55-56

高稳定性宽频带一氧化碳激光器的研究

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