本文關(guān)鍵詞：基于MgO:PPLN晶體的中紅外差頻產(chǎn)生激光光源研究

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【摘要】：大量氣體分子的基帶吸收處于3-5微米波段且譜線密集,利用中紅外光波與物質(zhì)之間的相互作用規(guī)律可實現(xiàn)氣體的痕量檢測與分析。基于準相位匹配差頻產(chǎn)生(DFG/QPM)技術(shù)的中紅外光源,因具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)諧方便、室溫運轉(zhuǎn)和無閡值限制等優(yōu)勢,己成為光譜檢測應(yīng)用的首選光源。本論文基于MgO:PPLN晶體和QPM技術(shù)構(gòu)建了中紅外DFG光源系統(tǒng),并研究了系統(tǒng)的寬帶調(diào)諧和多波長輸出特性,具體研究內(nèi)容包括以下幾個方面：論文首先基于三波耦合方程和QPM理論,討論了差頻轉(zhuǎn)換物理過程。研究并確定了中紅外DFG激光光源的總體設(shè)計方案,通過對基頻光源、MgO:PPLN非線性晶體、光學(xué)耦合和差頻產(chǎn)生等單元關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計,構(gòu)建了中紅外DFG光源系統(tǒng),獲得了中紅外單波長差頻激光輸出；測試與分析了DFG系統(tǒng)的輸出性能,實驗結(jié)果顯示,晶體溫度匹配帶寬約為4.8℃,泵浦光波長匹配帶寬約為5.2nm,中紅外光源波長調(diào)諧范圍可達到390nm,2小時內(nèi)輸出功率波動小于1%。為滿足多組分氣體同步檢測應(yīng)用需求,論文還提出了一種新型的DFG多波長中紅外激光光源的設(shè)計方案。采用MgO:PPLN晶體溫度分段控制技術(shù),獲得了具有多峰結(jié)構(gòu)的閑頻光QPM調(diào)諧曲線,并且通過改變分段晶體的溫度調(diào)控閑頻光QPM峰位置,實現(xiàn)了多波長中紅外DFG光源的寬帶調(diào)諧輸出。在以上中紅外DFG光源研究基礎(chǔ)上,論文對痕量氣體的高靈敏度檢測應(yīng)用進行了初步探索。研究了氣體微弱吸收光譜信號的提取與處理方法,提出了一種基于DFG光源的氣體檢測系統(tǒng)初步設(shè)計方案,并利用LabVIEW軟件設(shè)計了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),為中紅外DFG光源的進一步實用化奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：中紅外 差頻產(chǎn)生 準相位匹配 非線性晶體
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN245
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 研究背景與意義8-11
• 1.2 中紅外激光光源研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 差頻產(chǎn)生中紅外激光光源13-15
• 1.4 本論文主要研究內(nèi)容15-16
• 1.5 本章小結(jié)16-17
• 第二章 基于準相位匹配的差頻產(chǎn)生理論研究17-40
• 2.1 DFG基本理論17-21
• 2.2 相位匹配技術(shù)21-29
• 2.2.1 雙折射相位匹配22-25
• 2.2.2 準相位匹配25-29
• 2.3 準相位匹配接受帶寬29-33
• 2.4 MgO:PPLN非線性晶體33-39
• 2.5 本章小結(jié)39-40
• 第三章 差頻產(chǎn)生中紅外光源系統(tǒng)設(shè)計40-58
• 3.1 中紅外DFG光源總體設(shè)計40-49
• 3.1.1 基頻光源40-42
• 3.1.2 光束耦合系統(tǒng)42-46
• 3.1.3 差頻產(chǎn)生單元46-49
• 3.2 DFG轉(zhuǎn)換效率分析49-52
• 3.3 DFG系統(tǒng)輸出性能52-57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 第四章 差頻產(chǎn)生中紅外光源的多波長輸出特性58-67
• 4.1 多波長中紅外DFG光源的基本理論58-59
• 4.2 晶體分段溫控技術(shù)理論模型與數(shù)值分析方法59-61
• 4.3 差頻產(chǎn)生多波長中紅外光源結(jié)果與分析61-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第五章 基于中紅外DFG光源的氣體檢測應(yīng)用初步探索67-84
• 5.1 氣體光譜檢測理論基礎(chǔ)67-77
• 5.1.1 郎伯-比爾定律69-70
• 5.1.2 氣體吸收光譜檢測方法70-77
• 5.2 氣體檢測系統(tǒng)初步設(shè)計方案77-80
• 5.3 數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計80-83
• 5.4 本章小結(jié)83-84
• 第六章 總結(jié)與展望84-86
• 6.1 總結(jié)84-85
• 6.2 展望85-86
• 參考文獻86-92
• 致謝92-93
• 作者簡介93

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