基于固态超短脉冲环形激光器的光学陀螺研究

目前，各国都在积极展开探索各种新型的激光陀螺的研究。基于全固态超短脉冲环形激光器的光学陀螺是一种可实现全固化、具有高精度发展潜力的新型陀螺方案。本项目是对固态脉冲环形激光器应用于激光陀螺的探索性研究，旨在解决其研究过程中亟需解决的两个问题：采用恒定偏频存在较大的固定误差和偏频后出现强烈的模式竞争。项目通过利用电流线圈产生交变磁场和法拉第效应，实现固态超短脉冲环形激光器中的交变偏频，克服恒定偏频中存在较大的固定误差；通过控制不同传播方向光脉冲的偏振态来改变不同方向的损耗，克服固态超短脉冲激光陀螺中存在的强烈模式竞。在此基础上，初步构建一种基于固态超短脉冲环形激光器的光学陀螺系统。本项目的实施不但具有重要的科学意义和学术价值，而且有利于推动固态超短脉冲高精度新型激光陀螺的实用化研究进程，对发展具有我国自主知识产权的高精度新型激光陀螺具有重要的现实意义和实际价值。

固态超短激光器是当今研究的热点之一。这些年来，人们围绕将固态环超短形激光器作为高精度测量仪器进行了探索和深入研究，期望将其用于非互易测量等领域。因此，对固态超短脉冲环形激光器及其在光学陀螺方面的研究具有重要意义。. 本项目首先对固态激光器的新型可饱和吸收体进行研究。研制了单壁碳纳米管重水溶液和氧化石墨烯重水溶液的可饱和吸收体，并首次将它们用于调Q的Nd:YVO4激光器，获得了稳定调Q激光脉冲输出，最短的脉冲宽度分别为709ns和523ns。项目针对折叠腔和环形腔的固态激光器中的一些关键技术进行了研究。提出了一种基于传播圆补偿像散的连续被动锁模激光器谐振腔的设计方法。该方法简单、直观，且易于找到像散补偿位置。基于高斯光束传播与变换理论，项目还首次提出了一种无布儒斯特角，能够同时补偿两端臂像散的Z型折叠腔的方法，给出了像散补偿充要条件的解析解，并通过实验验证了两个端臂的光强和相位畸变均获得了补偿。根据束腰位置和大小唯一确定q参数这一事实，并基于高斯光束自再现理论，项目提出一种无需复杂和繁琐的数值计算的环形谐振腔的设计方法。利用该方法设计出端泵六镜环形被动锁模激光器，并进行了实验研究。项目还针对固态环形激光器应用于非互易测量的一些难题进行探索性研究。. 本项目在执行期内，较好地完成了项目的预期目标，目前项目申请人以第一作者或通信发表SCI论文7篇，其中JCR2区论文4篇，JCR3区论文1篇，JCR4区论文2篇，已申请发明专利2项。协助培养博士研究生1名，硕士研究生5名，其中1名硕士研究生获得深圳大学优秀学位论文奖。同时，项目在环形谐振腔等固态超短脉冲激光器的设计和实验研究上取得了较好的研究结果；为今后继续开展新型激光传感器的研究积累了经验，奠定了必要的研究基础。