半導(dǎo)體泵浦的堿金屬蒸氣激光器（Diode-pumped alkali vapor laser,DPAL）具有量子效率高,光束質(zhì)量好和具備高功率輸出潛力等優(yōu)點(diǎn),近年來得到了大力發(fā)展。與此同時,雙光子吸收泵浦的堿金屬蒸氣激光器（Two-photon excitation of alkali vapor laser,TPEAL）因具有藍(lán)光和中紅外光多波段同軸輸出的優(yōu)勢以及優(yōu)越的物理特性也引起越來越多研究人員的關(guān)注。堿金屬原子借助于中間能級（nP）或者是虛能級通過雙光子吸收的方式躍遷到高能級(nS_1/2?n,n+1D),然后由放大自發(fā)輻射觸發(fā)的四波混頻效應(yīng)實(shí)現(xiàn)中紅外和藍(lán)光波段激光同步輸出。TPEAL中的四波混頻過程逐步應(yīng)用在光子存儲,量子記憶及量子計算等方面,未來有望在紅外制導(dǎo)、紅外探測和激光水下通信等領(lǐng)域取得應(yīng)用。目前,國內(nèi)外開展了大量探索性的研究,但由于TPEAL過程相對于普通四波混頻的特殊性,理論上對其泵浦閾值,吸收截面等工作特性的系統(tǒng)研究屈指可數(shù),極大制約了TPEAL的發(fā)展。鑒于此,本文采用理論建模,數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證和分析相結(jié)合的方法,對雙光子吸收泵浦堿金屬... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究進(jìn)展
        1.2.2 國內(nèi)研究進(jìn)展
    1.3 本文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)
第2章 堿金屬原子基本性質(zhì)及關(guān)鍵參量
    2.1 堿金屬原子基本性質(zhì)
        2.1.1 銣原子和銫原子的物理性質(zhì)
        2.1.2 能級結(jié)構(gòu)
    2.2 堿金屬蒸氣的雙光子泵浦方式
        2.2.1 單波長泵浦
        2.2.2 雙波長泵浦
    2.3 TPEAL建模中的關(guān)鍵參量
        2.3.1 能級壽命
        2.3.2 三階極化率
        2.3.3 超精細(xì)相對強(qiáng)度
    2.4 本章小結(jié)
第3章 雙光子吸收泵浦堿金屬蒸氣激光理論建模
    3.1 TPEAL耦合波理論
        3.1.1 耦合波方程
        3.1.2 放大自發(fā)輻射理論
        3.1.3 小信號模型
        3.1.4 小信號模型求解
    3.2 中紅外和藍(lán)光的特性研究
        3.2.1 中紅外光特性研究
            3.2.1.1 雙光子吸收模型
            3.2.1.2 中紅外光特性
            3.2.1.3 四波混頻中紅外光的傳輸特性
    3.3 四波混頻藍(lán)光的特性
        3.3.1 四波混頻藍(lán)光轉(zhuǎn)化效率
        3.3.2 四波混頻藍(lán)光的傳輸特性
    3.4 本章小結(jié)
第4章 堿金屬蒸氣吸收特性建模及分析
    4.1 銣原子雙光子吸收特性建模及分析
        4.1.1 雙光子吸收模型及吸收截面定義
        4.1.2 雙光子吸收截面理論分析
            4.1.2.1 未考慮超精細(xì)能級結(jié)構(gòu)
            4.1.2.2 超精細(xì)能級結(jié)構(gòu)
            4.1.2.3 雙光子吸收過程分析
        4.1.3 單波長泵浦的吸收模型驗(yàn)證
    4.2 銫原子吸收截面特性
        4.2.1 銫原子吸收截面
        4.2.2 吸收截面特性分析
        4.2.3 模型間的對比分析
        4.2.4 雙波長泵浦吸收截面模型及分析
            4.2.4.1 雙波長泵浦吸收截面模型
            4.2.4.2 雙波長泵浦吸收截面分析
    4.3 本章小結(jié)
第5章 泵浦閾值及相位匹配特性研究
    5.1 單波長泵浦閾值模型
        5.1.1 單波長泵浦過程分析
        5.1.2 閾值模型建立
        5.1.3 泵浦閾值模型驗(yàn)證
1/2-7D_3/2能級躍遷">            5.1.3.1 6S_1/2-7D_3/2能級躍遷
1/2-7D_5/2能級躍遷">            5.1.3.2 6S_1/2-7D_5/2能級躍遷
1/2-6D_3/2,5/2能級躍遷">            5.1.3.3 6S_1/2-6D_3/2,5/2能級躍遷
    5.2 泵浦閾值主要影響因素分析
        5.2.1 溫度對泵浦閾值的影響
        5.2.2 泵浦光頻移量對閾值的影響
        5.2.3 泵浦上能級選擇對閾值的影響
    5.3 雙波長泵浦閾值模型
        5.3.1 雙波長泵浦閾值模型建立
        5.3.2 雙波長泵浦閾值模型驗(yàn)證
        5.3.3 雙波長泵浦閾值模型特性分析
    5.4 非共線相位匹配
        5.4.1 圖形法描述
        5.4.2 非共線相位匹配分析
    5.5 共線相位匹配
        5.5.1 線性折射率匹配情況分析
        5.5.2 折射率非線性項(xiàng)的共線相位匹配
        5.5.3 共線相位匹配的分析
    5.6 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 論文主要完成工作
    6.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3023026