基于周期性疇極化反轉(zhuǎn)摻鎂鈮酸鋰晶體的寬調(diào)諧高功率光參量振蕩器研究.pdf

1、光參量振蕩器具有高轉(zhuǎn)換效率、寬調(diào)諧范圍的特點(diǎn),可在傳統(tǒng)的基于受激光放大原理工作的激光器所不能達(dá)到的波段有效地工作,在國防、生化、環(huán)保及醫(yī)療等領(lǐng)域都有重要的用途。利用雙折射相位匹配的方法制作的光參量振蕩器,由于對晶體切割方向、泵浦光的入射方向及工作環(huán)境,例如工作溫度等有較為嚴(yán)格的要求,存在著轉(zhuǎn)換效率不夠高、調(diào)諧范圍小和調(diào)諧困難等缺點(diǎn),限制了光參量振蕩器的應(yīng)用。利用準(zhǔn)相位匹配技術(shù)(QPM)制作的光參量振蕩器可以有效地消除以上的限制,是目前光

2、參量振蕩器研究的熱點(diǎn)。
　　 本論文所涉及到的研究工作是在成功地自行制備的大尺寸、均勻周期性疇反轉(zhuǎn)摻鎂鈮酸鋰晶體(PPMgLN)的基礎(chǔ)之上,制作具有高輸出功率、高轉(zhuǎn)換效率和寬調(diào)諧范圍的光參量振蕩器。我們設(shè)計(jì):制作了一個(gè)基于單諧振蕩的光參量振蕩器的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),其泵源為聲光調(diào)Q的Nd3+:YAG激光器,其調(diào)Q頻率在10kHz到50kHz之間可調(diào),輸出波長為1.064.μ m,輸出脈沖寬度為20～30ns。通過仔細(xì)調(diào)節(jié)光參量振蕩器的一系

3、列參數(shù),我們已經(jīng)獲得了最高輸出功率為4.8W、轉(zhuǎn)換效率為44％,調(diào)諧范圍為1.42-1.73μm和2.76-4.27μm的輸出激光。該光參量振蕩器可以通過簡單地調(diào)整晶體的位置,使之工作在不同的反轉(zhuǎn)周期來達(dá)到調(diào)諧的目的,同時(shí)可利用輔助的溫度調(diào)諧,使光參量振蕩器具有大范圍連續(xù)調(diào)諧的功能,已經(jīng)具備了實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值。實(shí)驗(yàn)中,我們還對光參量振蕩器的一些輸出特性,例如光束質(zhì)量、光譜寬度等參數(shù)進(jìn)行了測量,測量結(jié)果顯示,基于準(zhǔn)相位匹配技術(shù)的光參量振蕩器

4、具有較好的輸出特性。
　　 本論文同時(shí)還利用經(jīng)典電磁理論,在振幅慢變化條件下,采用數(shù)值模擬的方法,就泵浦光為單色平面波的近似情況對由行波腔組成的基于單諧振蕩和雙諧振蕩的光參量振蕩器進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析。分析的結(jié)果表明了在高強(qiáng)度的泵浦光源下,為提高單諧振蕩器的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率,應(yīng)該盡可能地采用低反射率的輸出鏡和采用束腰半徑較大的泵浦光。模擬還對雙諧振蕩器作了較為仔細(xì)的分析,通過對腔內(nèi)光強(qiáng)的仿真模擬,指出在雙諧振蕩器中,由于腔內(nèi)同