本文關(guān)鍵詞：超低閾值集成化中紅外連續(xù)內(nèi)腔光參量振蕩器

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【摘要】：3微米到5微米中紅外激光在很多領(lǐng)域都有著重要應用,但是常規(guī)固態(tài)激光介質(zhì)難以覆蓋這一波長范圍。因此利用光參量振蕩器,通過非線性光頻率轉(zhuǎn)換產(chǎn)生中紅外激光成為人們研究的熱點。本文研究了內(nèi)腔光參量振蕩器(下文簡稱IOPO),通過將光參量過程集成于抽運激光腔內(nèi),實現(xiàn)了抽運光和信號光的同時共振,與常用的腔外泵浦方式相比大大降低了閾值。同時采用小孔限模、腔內(nèi)插入倍頻晶體等方式解決了連續(xù)波IOPO中的功率波動和弛豫振蕩等問題,實現(xiàn)了穩(wěn)定、可調(diào)諧中紅外輸出。本文對連續(xù)工作的IOPO開展了系統(tǒng)的研究,主要內(nèi)容總結(jié)為以下幾個部分：1.中紅外IOPO的研究背景,包括中紅外激光的幾種產(chǎn)生方式的對比和構(gòu)建IOPO的基本思路。2.準相位匹配光參量振蕩器的理論基礎(chǔ)。介紹了參量振蕩過程的增益系數(shù)和閾值條件的理論推導；基于周期極化晶體的準相位匹配技術(shù)原理；對QPM-OPO的波長溫度調(diào)諧和周期調(diào)諧進行了數(shù)值模擬。3.內(nèi)腔參量振蕩器的理論實驗研究。對IOPO的諧振腔幾何設(shè)計的進行了優(yōu)化,實現(xiàn)了對腔內(nèi)的熱效應有效管理,獲得了閾值僅為瓦級的可調(diào)諧中紅外相干光源。4.連續(xù)波IOPO穩(wěn)定性的研究。對連續(xù)波IOPO中的弛豫振蕩等問題進行了深入分析,采用以下解決方案：(1)使用光闌限模,抑制高階模振蕩；(2)在腔內(nèi)加入KTP晶體,利用二次諧波產(chǎn)生(SHG)過程的非線性損耗抑制弛豫振蕩。獲得了穩(wěn)定的連續(xù)波中紅外輸出,輸出功率波動標準偏差RMS=0.52%,峰值波動范圍為1.8%,,弛豫振蕩得到有效抑制。5.在實驗裝置的基礎(chǔ)上,根據(jù)實際需求,合理設(shè)計光學參數(shù)和光電元器件結(jié)構(gòu)分布,綜合考慮系統(tǒng)穩(wěn)定與散熱性能,設(shè)計了具有實際應用價值的光參量振蕩器工程樣機。
【關(guān)鍵詞】：光參量振蕩器 中紅外 內(nèi)腔 連續(xù)波 弛豫振蕩抑制 工程樣機
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN753.91
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 引言11-12
• 1.2 中紅外激光的產(chǎn)生方法及應用12-13
• 1.3 光學參量振蕩器概述13-14
• 1.4 光參量振蕩器的分類14-15
• 1.5 非線性光學相位匹配與準相位匹配15-17
• 1.5.1 相位匹配的一般概念15-16
• 1.5.2 準位相匹配16-17
• 1.6 中紅外波段非線性材料17-19
• 1.7 本論文的研究背景與研究內(nèi)容19-20
• 第二章 準相位匹配光參量振蕩器理論20-33
• 2.1 三波耦合方程一般解20-23
• 2.2 增益系數(shù)與閾值條件23-27
• 2.3 準相位匹配技術(shù)原理27-30
• 2.4 準相位匹配光參量振蕩器的波長調(diào)諧30-33
• 2.4.1 溫度調(diào)諧30-32
• 2.4.2 周期調(diào)諧32-33
• 第三章 連續(xù)波內(nèi)腔光參量振蕩器的研究33-48
• 3.1 內(nèi)腔光參量振蕩器概述33-35
• 3.1.1 內(nèi)腔光參量振蕩器的特點33-35
• 3.1.2 內(nèi)腔光參量振蕩器的發(fā)展35
• 3.2 連續(xù)波內(nèi)腔光參量振蕩器的設(shè)計35-43
• 3.2.1 激光增益介質(zhì)35-37
• 3.2.2 Nd：YVO_4晶體的熱透鏡效應研究37-41
• 3.2.3 諧振腔設(shè)計41-43
• 3.3 實驗研究43-47
• 3.3.1 實驗裝置43-44
• 3.3.2 實驗結(jié)果44-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 連續(xù)波內(nèi)腔光參量振蕩器的性能改善48-55
• 4.1 連續(xù)波內(nèi)腔光參量振蕩器運轉(zhuǎn)中存在的問題48-49
• 4.2 實驗裝置49-50
• 4.3 實驗結(jié)果50-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第五章 OPO樣機工程化55-61
• 5.1 小型納秒外腔光參量振蕩器工程樣機55-58
• 5.2 連續(xù)波內(nèi)腔光參量振蕩器工程樣機58-60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-62
• 參考文獻62-73
• 攻讀碩士學位期間學術(shù)成果73-75
• 致謝75-76

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