基于PPKTP的高效雙共振光學(xué)參量振蕩器.pdf

1、連續(xù)波光學(xué)參量振蕩器(cw OPOs)可以用來(lái)拓寬激光的波長(zhǎng)范圍，具有寬的調(diào)諧性能和窄的線(xiàn)寬，是一種理想的能產(chǎn)生相干輻射的裝置。近年來(lái)，隨著高質(zhì)量激光光源的發(fā)展、高質(zhì)量非線(xiàn)性晶體的研制成功，腔鏡和非線(xiàn)性晶體鍍膜技術(shù)的提高，穩(wěn)定、高效、寬調(diào)諧的連續(xù)波光學(xué)參量振蕩器逐步走向?qū)嵱没?，這些優(yōu)點(diǎn)使得它在高分辨率激光光譜學(xué)、量子通信、遙感等方面有重要的應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)OPO腔對(duì)泵浦光、信號(hào)光和閑置光的共振情況，OPO的運(yùn)轉(zhuǎn)方式可分為單共振、雙共振、及

2、三共振三種情況。對(duì)于雙共振光學(xué)參量振蕩器(DROPO)，信號(hào)光和閑置光均在諧振腔內(nèi)共振，而泵浦光不共振。與單共振OPO相比，DROPO對(duì)腔長(zhǎng)的穩(wěn)定性要求較高，但是其泵浦閾值卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單共振OPO，加之腔型設(shè)計(jì)的進(jìn)步，以及鎖腔技術(shù)的成熟，使得雙共振光學(xué)參量振蕩器的實(shí)用性成為可能。
　　利用常規(guī)的雙折射匹配非線(xiàn)性晶體構(gòu)建的光學(xué)參量振蕩器具有一些缺點(diǎn):如光束走離效應(yīng)、非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換效率較低、相位匹配溫度及匹配角的限制等。準(zhǔn)相位匹配晶體是近些

3、年出現(xiàn)的一種新型非線(xiàn)性晶體，有效地克服了雙折射匹配晶體的這些缺點(diǎn)。同常規(guī)的雙折射匹配晶體相比:它可以利用非線(xiàn)性晶體最大的有效非線(xiàn)性系數(shù)進(jìn)行頻率變換;消除了走離效應(yīng);而且在晶體的整個(gè)透明區(qū)域內(nèi)，不滿(mǎn)足嚴(yán)格相位匹配的光束也可以通過(guò)設(shè)計(jì)特定的極化周期在某個(gè)溫度處實(shí)現(xiàn)有效的參量相互作用，從而擴(kuò)展了頻率變換的范圍。因此，利用準(zhǔn)相位匹配材料構(gòu)建的連續(xù)波光學(xué)參量振蕩器就可以高效地實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)寬調(diào)諧的近紅外和中紅外波段的相干光源。
　　在本文中，我們

4、利用526.5nm單頻激光泵浦由準(zhǔn)相位匹配KTP(PPKTP)晶體構(gòu)建的雙共振光學(xué)參量振蕩器，高效地獲得了0.8μm和1.5μm波段的單頻下轉(zhuǎn)換激光輸出，并在實(shí)驗(yàn)上詳細(xì)研究了其頻率調(diào)諧特性。本文分為以下幾個(gè)部分:
　　第一章:簡(jiǎn)要介紹了OPO的發(fā)展?fàn)顩r。
　　第二章:對(duì)準(zhǔn)相位匹配技術(shù)及PPKTP晶體的特性和選取做了簡(jiǎn)要介紹，并簡(jiǎn)介了DROPO的腔模運(yùn)動(dòng)方程。
　　第三章:首先理論分析了準(zhǔn)相位匹配DROPO的運(yùn)轉(zhuǎn)特性:包

5、括它的閾值、輸入輸出關(guān)系和調(diào)諧特性。然后在實(shí)驗(yàn)上研究了基于PPKTP的雙共振光學(xué)參量振蕩器的經(jīng)典特性:DROPO的閾值功率為30mW，當(dāng)泵浦光功率為390mW時(shí)，得到245mW的單頻下轉(zhuǎn)換光輸出，轉(zhuǎn)換效率為63％;腔長(zhǎng)變化2.9nm時(shí)發(fā)生mode hop，腔長(zhǎng)變化為泵浦波長(zhǎng)的一半時(shí)發(fā)生cluster jump;晶體溫度從10℃-90℃變化時(shí)，信號(hào)光的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍為791.29-807.53nm，對(duì)應(yīng)的閑置光的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍為1573.37