共線準相位匹配光學(xué)參量過程的研究.pdf

1、準相位匹配技術(shù)（QPM）是非線性光學(xué)頻率變換領(lǐng)域中的一個重要組成部分，以其轉(zhuǎn)換效率高、調(diào)諧方式靈活的特點受到眾多科學(xué)家的青睞。基于共線準相位匹配的光學(xué)參量過程（包括光學(xué)參量振蕩OPO和光學(xué)參量產(chǎn)生OPG）是獲得高效可調(diào)諧光源的重要手段之一。利用共線QPM-OPO/OPG，可以使以往傳統(tǒng)雙折射相位匹配無法達到的目標成為可能，使可調(diào)諧光源更好地為其他科研領(lǐng)域和應(yīng)用領(lǐng)域服務(wù)。本文的研究工作集中在利用共線QPM-OPO或OPG實現(xiàn)可調(diào)諧的雙波長

2、激光、近紅外激光、中紅外激光、窄線寬激光幾個方面，這些激光器在氣體檢測、污染監(jiān)測、軍事紅外對抗、通信、科學(xué)研究等方面具有重要的應(yīng)用前景。 本文的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點歸納如下： 1.在理論上提出反向倒格矢的概念，對-1階準相位匹配過程的調(diào)諧特性進行分析和計算，并引入后向波OPO的概念，對共線準相位匹配參量互作用的各種匹配形式進行系統(tǒng)總結(jié)，給出在各匹配形式下共線準相位匹配的周期調(diào)諧特性； 2.對QPM雙信號光OPO進行理

3、論與實驗研究。考慮泵浦光焦點位置對雙信號光輸出功率比例的影響，給出雙信號光OPO中獲得同比例輸出的條件。采用雙周期極化晶體，共用一個OPO諧振腔，通過溫度和周期調(diào)諧，可以獲得波長間隔在2.5 nm～69.1 nm間調(diào)諧的雙波長。在重復(fù)頻率50kHz、泵浦功率為3W時，雙信號光的平均輸出功率最高可達169.6mW。這是首次將周期極化晶體應(yīng)用到雙晶體雙信號光QPM-OPO的實驗研究； 3.進行種子注入鎖定共線QPM-OPO的實驗研究

4、。首先采用半導(dǎo)體單端泵浦環(huán)行腔單頻1064nm Nd：YVO4激光器，獲得9W連續(xù)輸出的單頻1064nm激光，光-光轉(zhuǎn)換效率為36.6％。功率水平在單端泵浦的單頻激光器方面處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。然后在激光器中，加入聲光Q開關(guān)提高峰值功率，泵浦種子注入鎖定的共線QPM-OPO，獲得1510nm～1630.8nm的可調(diào)諧窄線寬相干光，輸出線寬達到測量儀器的分辨極限0.06nm，信號光的平均輸出功率最高可達56.9mW； 4.對半導(dǎo)體泵浦

5、的準相位匹配內(nèi)腔OPG進行理論與實驗研究。根據(jù)光學(xué)參量產(chǎn)生的耦合波方程以及聲光Q開關(guān)運轉(zhuǎn)的四能級系統(tǒng)速率方程，分析內(nèi)腔OPG過程的動態(tài)特性以及輸入輸出特性。并采用Nd：YVO4晶體為激光介質(zhì)，以PPLN為非線性晶體進行了準相位匹配內(nèi)腔光學(xué)參量振蕩的實驗研究，實驗獲得1.497～1.517μm的可調(diào)諧激光輸出，最高平均輸出信號光功率達330mW，從半導(dǎo)體泵浦光到信號光的轉(zhuǎn)換效率達5.5％； 5.采用PPMgLN晶體，進行室溫運轉(zhuǎn)中