共線準(zhǔn)相位匹配光學(xué)參量過程的研究.pdf

1、準(zhǔn)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(gè)重要組成部分，以其轉(zhuǎn)換效率高、調(diào)諧方式靈活的特點(diǎn)受到眾多科學(xué)家的青睞?；诠簿€準(zhǔn)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(dá)到的目標(biāo)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(shí)現(xiàn)可調(diào)諧的雙波長(zhǎng)

2、激光、近紅外激光、中紅外激光、窄線寬激光幾個(gè)方面，這些激光器在氣體檢測(cè)、污染監(jiān)測(cè)、軍事紅外對(duì)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(diǎn)歸納如下： 1.在理論上提出反向倒格矢的概念，對(duì)-1階準(zhǔn)相位匹配過程的調(diào)諧特性進(jìn)行分析和計(jì)算，并引入后向波OPO的概念，對(duì)共線準(zhǔn)相位匹配參量互作用的各種匹配形式進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，給出在各匹配形式下共線準(zhǔn)相位匹配的周期調(diào)諧特性； 2.對(duì)QPM雙信號(hào)光OPO進(jìn)行理

3、論與實(shí)驗(yàn)研究?？紤]泵浦光焦點(diǎn)位置對(duì)雙信號(hào)光輸出功率比例的影響，給出雙信號(hào)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(gè)OPO諧振腔，通過溫度和周期調(diào)諧，可以獲得波長(zhǎng)間隔在2.5 nm～69.1 nm間調(diào)諧的雙波長(zhǎng)。在重復(fù)頻率50kHz、泵浦功率為3W時(shí)，雙信號(hào)光的平均輸出功率最高可達(dá)169.6mW。這是首次將周期極化晶體應(yīng)用到雙晶體雙信號(hào)光QPM-OPO的實(shí)驗(yàn)研究； 3.進(jìn)行種子注入鎖定共線QPM-OPO的實(shí)驗(yàn)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(guó)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(dá)到測(cè)量?jī)x器的分辨極限0.06nm，信號(hào)光的平均輸出功率最高可達(dá)56.9mW； 4.對(duì)半導(dǎo)體泵浦

5、的準(zhǔn)相位匹配內(nèi)腔OPG進(jìn)行理論與實(shí)驗(yàn)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(yùn)轉(zhuǎn)的四能級(jí)系統(tǒng)速率方程，分析內(nèi)腔OPG過程的動(dòng)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(jìn)行了準(zhǔn)相位匹配內(nèi)腔光學(xué)參量振蕩的實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)獲得1.497～1.517μm的可調(diào)諧激光輸出，最高平均輸出信號(hào)光功率達(dá)330mW，從半導(dǎo)體泵浦光到信號(hào)光的轉(zhuǎn)換效率達(dá)5.5％； 5.采用PPMgLN晶體，進(jìn)行室溫運(yùn)轉(zhuǎn)中