共振泵浦連續(xù)波內(nèi)腔PPLN光學參量振蕩器研究.pdf

1、近紅外1.4～1.6μm波段及中紅外3～5μm波段激光光源廣泛應用于醫(yī)療、軍事、光譜學等諸多領(lǐng)域。非線性光學頻率變換技術(shù)--光學參量振蕩器(opticalparametric oscillator，OPO)是獲取該波段的有效手段。內(nèi)腔單諧振光學參量振蕩器(intra-cavity singly resonant oscillator，ICSRO)具有高效率、連續(xù)波運轉(zhuǎn)等優(yōu)點，共振泵浦(In-band pumping)技術(shù)可以克服ICSR

2、O運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定的問題。
　　 本論文以880nm半導體激光器(laser diode，LD)端面共振泵浦1064nmNd：YVO4激光器為泵浦源，以周期極化鈮酸鋰晶體(periodically poled lithiumniobate，PPLN)為非線性介質(zhì)，研究連續(xù)波(continuous-wave，CW)內(nèi)腔單諧振光學參量振蕩器。根據(jù)熱穩(wěn)腔理論，合理設計諧振腔；采用共振泵浦技術(shù)，實現(xiàn)ICSRO低閾值、高效率連續(xù)波運轉(zhuǎn)；獲得1.

3、4～1.6μm信號光和3～5μm閑頻光可調(diào)諧輸出，最大功率分別為3.20W和1.39W。本文主要內(nèi)容及創(chuàng)新點歸納如下：
　　 1.建立多模泵浦連續(xù)波ICSRO動力學模型。運用動力學理論分析ICSRO理論模型，確定優(yōu)化信號光和閑頻光輸出功率的方法，為獲得低閾值和高效率的連續(xù)波穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的ICSRO奠定了良好的理論基礎。
　　 2.設計1064nm激光諧振腔及OPO諧振腔。根據(jù)光學諧振腔的圖解分析與設計方法和熱穩(wěn)腔理論，設計1

4、064nm激光諧振腔及OPO諧振腔；加入光學鎮(zhèn)定器--透鏡，穩(wěn)定腔內(nèi)泵浦光束的模式特性；激光產(chǎn)生過程中880nm泵浦光和1064nm激光之間、OPO過程中泵浦光和信號光之間分別滿足光斑尺寸匹配，實現(xiàn)熱穩(wěn)腔型的構(gòu)建。
　　 3.研究880nm和885nm共振泵浦特性。測試三塊不同摻雜濃度的Nd：YVO4晶體在880nm共振泵浦方式下和808nm傳統(tǒng)泵浦方式下吸收特性曲線及斜率效率曲線。比較各個晶體的優(yōu)缺點，得出最佳晶體選擇方案。測

5、試了Nd：YAG晶體在885nm共振泵浦下的輸出特性，并與傳統(tǒng)泵浦進行比較。
　　 4.研究基于共振泵浦技術(shù)PPLN-OPO的溫度調(diào)諧和極化周期調(diào)諧特性。改變PPLN晶體溫度和極化周期實現(xiàn)波長調(diào)諧，輸出1.4～1.5μm信號光及3.66～4.22μm閑頻光，與理論計算曲線吻合很好。極化周期為29μm時，吸收泵浦功率為21.9W，SRO信號光輸出閾值為1.9W，在1.5μm處獲得最大輸出功率3.2W，光-光轉(zhuǎn)換效率14.6％；輸出