非線性頻率變換是拓展激光波長范圍的重要手段,非線性光學(xué)效應(yīng)主要分為二階非線性效應(yīng)和三階非線性效應(yīng),二階非線性效應(yīng)包括和頻、差頻、倍頻、光參量振蕩等;三階非線性效應(yīng)包括受激拉曼散射、受激布里淵散射、四波混頻等。受激電磁耦子散射是另外一種光與物質(zhì)的相互作用形式,是一種同時(shí)包含二階與三階非線性效應(yīng)的光學(xué)現(xiàn)象,受激電磁耦子散射常被用于產(chǎn)生太赫茲波,同時(shí)還產(chǎn)生波長可調(diào)諧的近紅外激光。為了進(jìn)一步拓展光譜范圍,人們將兩種乃至多種非線性效應(yīng)相結(jié)合,例如,將受激拉曼散射技術(shù)與倍頻技術(shù)結(jié)合,能夠在1064 nm激光泵浦下產(chǎn)生580-620 nm黃橙波段激光,而且結(jié)構(gòu)簡單,光束質(zhì)量高。磷酸鈦氧鉀（KTiOPO4,KTP）和砷酸鈦氧鉀（KTiOAsO4,KTA）是兩種優(yōu)秀的非線性光學(xué)晶體材料。在光參量振蕩、倍頻、和頻、差頻等方面已經(jīng)得到廣泛研究和應(yīng)用。KTP和KTA還是優(yōu)秀的拉曼晶體,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于固體拉曼激光器中。最近,人們發(fā)現(xiàn):KTP和KTA晶體中能夠?qū)崿F(xiàn)受激電磁耦子散射,因此可以用來產(chǎn)生太赫茲波以及可調(diào)諧的近紅外激光。本文第一次采用受激拉曼散射和受激電磁耦子散射相結(jié)合的方法拓展KTA和KTP晶體的拉曼激... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２級(jí)聯(lián)受激拉曼散射原理圖??４??

程必須滿足能量守丨旦和動(dòng)量??守恒條件：??〇）ｐ＝ｃｏｓ＋〇）Ｔ，?（１．１２）??ｋｐ＝ｋｓ＋ｋＴ，?（１．１３）??公式中，（ｘ＝ｆ：?Ｓ，?ｒ）分別表示栗浦光、Ｓｔｏｋｅｓ光、ＴＨｚ波的角頻率，Ｉｆｃｈ／ｗｏｊｔ／ｃ??（ｊｃ＝ｆＳ，ｒ）分別表示泵浦光、Ｓｔｏｋｅｓ光、ＴＨｚ波的波矢。因?yàn)樘掌澆ǖ恼凵??率（比如ＫＴＰ晶體中ＴＨｚ波的折射率為２．７４－５．１１）比較大，在非線性晶體中進(jìn)??行共線相位匹配比較困難，實(shí)際耦合過程中泵浦光和Ｓｔｏｋｅｓ光有一小角度，如??圖１．３所示：??ｋｐ??＇?ｋｓ?ｋｒ??圖１．３非共線相位匹配原理圖??圖１．３中，０是泵浦光波矢和Ｓｔｏｋｅｓ光波矢在晶體內(nèi)的夾角，＾是泵浦光波??矢和太赫茲波矢在晶體內(nèi)的夾角。利用三角形余弦定理，三波非共線相位匹配標(biāo)??量形式如下所示：??ｋＴ＝＾ｋｐ＋ｋｓ?－２ｋｐｋｓ?ｃｏｓ０，?（１．１４）??其中，三波滿足非共線的動(dòng)量守恒，太赫茲波和Ｓｔｏｋｅｓ光在一定程度上有角度??色散，在不同的角度能夠產(chǎn)生不同頻率的太赫茲波和Ｓｔｏｋｅｓ光，所以當(dāng)泵浦光??的頻率一定時(shí)，通過調(diào)節(jié)角度０便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲波和Ｓｔｏｋｅｓ光頻率的調(diào)節(jié)。??所以對(duì)于受激拉曼散射效應(yīng)，拉曼晶體種類和方向一旦確定拉曼頻移也隨之確??定，而受激電磁耦子散射的頻移不是固定的，它是隨角度的變化而不斷變化的。??受激電磁耦子散射可調(diào)諧的特點(diǎn)在很多方面得到應(yīng)用，對(duì)太赫茲波來說，通??過設(shè)計(jì)帶有兩個(gè)高反鏡的Ｓｔｏｋｅｓ光諧振腔，可以得到高質(zhì)量的太赫茲波。對(duì)??１０??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???１．０?Ｉ????０．８?－??／—￣??Ｉ０＇６＇??｜?０．４?－??ＬｉｉｌＫｌＬ?ｊＪ｛?．?■??０?２００?４００?６００?８００?１０００??Ｒａｍａｎ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（ｃｍ＂１）??圖２．１抑ＺＺ從幾何配置下ＫＴＰ拉曼光譜圖??如圖２．１在約２６７?ｃｍ－１和６８７?ｃｍ－１拉曼頻移處有較大的散射強(qiáng)度，己知在??ＫＴＰ晶體．４１模式中有１８個(gè)主要參與耦合作用的振動(dòng)模式，這１８個(gè)振動(dòng)模式分??別為?９１、１２３、１５４、１７９、２０４、２１３、２６８、２８８、３１１、３２６、３８５、４００、４２９、??４５９、５４０、６２３、６８８和９９１ｃｍ－１。它們?cè)诶庾V中振動(dòng)強(qiáng)度大且振動(dòng)明顯。根??據(jù)這些振動(dòng)模式再結(jié)合電磁耦子的介電常數(shù)公式可以得到ＫＴＰ晶體的電磁耦子??色散曲線，如圖２．２所示：??２５０１?７?１?二＾＂???“ｒ?ｒ／??一?１５０，７７７／７Ｔ＂廠／７７７＾ｎ費(fèi)氣７７而＂’廠／＂／／７７？７７７７７７７７７７７Ｚｎｉ２２Ｚ２Ｚ??ｌ１００??（Ｊ二叫一??５０?／＇ｌ?ｌ??Ｊ／?．?，＿＿Ｌ＿．???：＿＿■＿＿??ｈ?２．５?５．０?７．５?１０．０??ｋ?（１０＇ｃｍ＇＊）??圖２．２?ＫＴＰ晶體中電磁耦子色散曲線［９７Ｊ??從圖中可以看出，在一定的角度范圍內(nèi)斯托克斯光可以調(diào)諧輸出，但輸出光??是非連續(xù)的，這是因?yàn)楫?dāng)電磁耦子的頻率接近ＴＯ聲子模的本征頻率時(shí)，晶體對(duì)??光的吸收作用便會(huì)變強(qiáng)，導(dǎo)致這一頻率附近的散射光無法產(chǎn)生。受激電磁耦子散??射效應(yīng)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高效率599nm Ba（NO3）2外腔喇曼激光器[J]. 陳慧挺,樓祺洪,董景星,陳萬春.  光子學(xué)報(bào). 2006(10)
[2]KTiOPO4晶體的喇曼光譜研究[J]. 李麗霞,王繼揚(yáng),韓建儒,劉耀崗.  中國激光. 1988(03)

博士論文
[1]太赫茲參量源空間強(qiáng)度分布與KTA晶體Stokes參量振蕩器的研究[D]. 臧婕.山東大學(xué) 2019

碩士論文
[1]基于受激電磁耦子散射的太赫茲參量源的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 吳東.山東大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3498150