耦合波方程數(shù)值解及其在高效外腔和頻中的應(yīng)用.pdf

1、和頻作為一種二階非線性過程，與倍頻相比，增加了一個自由度，使得可輸出激光的波長范圍更寬，因此成為人們研究的一個熱點(diǎn)。隨著非線性材料和激光光源技術(shù)的發(fā)展，高效和頻轉(zhuǎn)換被越來越多的人研究。目前使用諧振腔增強(qiáng)基頻光的功率實現(xiàn)高效和頻轉(zhuǎn)換已經(jīng)成為一種成熟的技術(shù)。相比于內(nèi)腔和頻，外腔和頻具有設(shè)計簡便、可操控性高等優(yōu)點(diǎn)并逐漸成為常用的高效和頻方案。目前人們在理論上處理外腔和頻時常采用小信號近似或泵浦不消耗近似，然而在基頻光功率相近且轉(zhuǎn)換效率較高時，

2、這兩種近似將對計算結(jié)果帶來極大的誤差。本文以準(zhǔn)相位匹配和頻作為研究對象，基于耦合波方程和龍格-庫塔方法獲得了基頻光任意功率比時高效和頻的精確數(shù)值解，并結(jié)合諧振腔的基本理論，建立了外腔高效和頻過程的精確數(shù)值求解方法。
　　本文主要內(nèi)容如下：
　　1、介紹了單次通過和頻與腔內(nèi)和頻兩種和頻技術(shù)，并分析了其優(yōu)缺點(diǎn)。回顧了和頻技術(shù)的發(fā)展過程，以589nm激光為例介紹了可見光和頻技術(shù)的研究成果，同時總結(jié)了和頻在其他應(yīng)用方面的研究進(jìn)展。分

3、析了當(dāng)下和頻理論研究的缺陷，提出了本文的研究背景和內(nèi)容。
　　2、詳細(xì)介紹了和頻的基本理論，從非線性極化和電磁波的波動方程出發(fā)，分析了和頻過程的耦合波方程，并將其推廣到了準(zhǔn)相位匹配條件下；基于龍格-庫塔方法對準(zhǔn)相位匹配下的耦合波方程進(jìn)行了數(shù)值求解，并在此基礎(chǔ)上給出了小信號近似和泵浦不消耗近似的適用條件（文中以二者與數(shù)值解的相對偏差在5％以內(nèi)作為可以接收的誤差范圍）。
　　3、從多光束干涉理論出發(fā)，分析了外腔的基本特性。基于耦