本文關(guān)鍵詞：基于光學(xué)超晶格的中紅外光學(xué)參量振蕩器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近紅外與中紅外激光是激光領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。光學(xué)參量振蕩器(OPO)是產(chǎn)生近紅外與中紅外激光的優(yōu)良方法,具有波長調(diào)諧靈活、輸出功率高、結(jié)構(gòu)緊湊、可全固化等優(yōu)勢。準(zhǔn)位相匹配(QPM)技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展,已在非線性頻率變換領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。近年來研究發(fā)現(xiàn),腔位相匹配(CPM)也是一種非常有效的位相匹配方式。本論文的研究工作基于準(zhǔn)位相匹配技術(shù)與腔位相匹配技術(shù)構(gòu)建了多種不同的光學(xué)參量振蕩器,工作方式包括連續(xù)波,納秒,皮秒。主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：1、介紹了激光與非線性光學(xué)的發(fā)展歷程,闡述了常見位相匹配方式的原理,包括雙折射位相匹配(BPM),準(zhǔn)位相匹配(QPM)與腔位相匹配(CPM)：介紹了中紅外激光的重要應(yīng)用領(lǐng)域與主要產(chǎn)生途徑。2、從理論方面介紹了光學(xué)參量振蕩器。介紹了常見光學(xué)參量振蕩器的分類；推導(dǎo)了光參量振蕩器的增益系數(shù)與閾值條件：介紹了OPO中常用波長調(diào)諧方法與原理：介紹了OPO中常用腔形與設(shè)計(jì)方法。對(duì)我們實(shí)驗(yàn)研究中涉及到的OPO類別與腔形做了說明。3、研究了中紅外連續(xù)波內(nèi)腔光學(xué)參量振蕩器技術(shù),分別對(duì)折疊腔與直腔結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔OPo進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)直腔結(jié)構(gòu)比折疊腔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好,并且直腔結(jié)構(gòu)更簡單緊湊,我們將直腔結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔OPO研制成了小型工程樣機(jī)。內(nèi)腔OPO與外腔OPO相比,最大的優(yōu)勢在于閾值低,結(jié)構(gòu)緊湊,在低功率的中紅外激光應(yīng)用需求領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。4、研究了連續(xù)波外腔OPO技術(shù)。采用光纖激光器作為泵浦源泵浦OPO,用多通道摻鎂鈮酸鋰光學(xué)超晶格(MgO:PPLN)作為非線性頻率變換介質(zhì),獲得波長覆蓋1.5-4.31μm的寬調(diào)諧窄線寬連續(xù)波激光輸出,并研制了一臺(tái)工程樣機(jī)。采用光纖放大器放大可以快速掃頻的DFB種子源,得到的高功率激光泵浦OPO,實(shí)驗(yàn)上獲得3.3μm頻率可以快速掃描的中紅外激光輸出,并應(yīng)用到甲烷氣體吸收實(shí)驗(yàn)中。根據(jù)原理實(shí)驗(yàn)研制了另一臺(tái)OPO工程樣機(jī)。5、研究了同步泵浦皮秒光學(xué)參量振蕩器�；谝粔K多通道的MgO:PPLN晶體獲得波長調(diào)諧范圍1.5-4.31μm的皮秒脈沖激光輸出。采用MgO:PPSLT光學(xué)超晶格針對(duì)閑頻光3.81μn波段,設(shè)計(jì)了級(jí)聯(lián)光參量振蕩(OPO)與光參量放大(OPA)過程。與單一OPO過程相比,泵浦光到閑頻光的轉(zhuǎn)化效率提高了71%。根據(jù)原理實(shí)驗(yàn)研制了一臺(tái)皮秒OPO工程樣機(jī)。6、基于腔相位匹配(CPM)原理,采用厚度為5001μm的I類匹配MgO:LiNbO3晶體構(gòu)建光學(xué)微腔,形成片狀光學(xué)參量振蕩器(SOPO)。在1064nm附近獲得覆蓋45nm的頻率梳光譜產(chǎn)生,相鄰縱模間隔約為0.5nm。光光轉(zhuǎn)化效率最高達(dá)23.9%。
【關(guān)鍵詞】：中紅外 光學(xué)超晶格 光學(xué)參量振蕩器 準(zhǔn)位相匹配 腔位相匹配
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN753.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-33
• 1.1 位相匹配方式14-19
• 1.1.1 雙折射位相匹配15-16
• 1.1.2 準(zhǔn)位相匹配16-17
• 1.1.3 腔位相匹配17-19
• 1.2 光學(xué)參量振蕩器19-20
• 1.3 中紅外激光的重要應(yīng)用與產(chǎn)生方法20-21
• 1.4 本論文的研究背景與研究內(nèi)容21-23
• 參考文獻(xiàn)23-33
• 第二章 光學(xué)參量振蕩器的理論基礎(chǔ)33-47
• 2.1 光學(xué)參量振蕩器分類33-34
• 2.2 光學(xué)參量振蕩器的增益系數(shù)與閾值條件34-39
• 2.2.1 耦合波方程一般解34-35
• 2.2.2 閾值條件35-39
• 2.3 波長調(diào)諧性能39-41
• 2.4 腔形設(shè)計(jì)41-45
• 參考文獻(xiàn)45-47
• 第三章 連續(xù)波內(nèi)腔光學(xué)參量振蕩器的研究47-70
• 3.1 內(nèi)腔光學(xué)參量振蕩器的背景介紹47-50
• 3.1.1 內(nèi)腔光學(xué)參量振蕩器的特點(diǎn)47-49
• 3.1.2 內(nèi)腔光學(xué)參量振蕩器的發(fā)展49-50
• 3.2 內(nèi)腔折疊腔光學(xué)參量振蕩器50-58
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)搭建51-52
• 3.2.2 腔的設(shè)計(jì)與優(yōu)化52-53
• 3.2.3 輸出功率與波長調(diào)諧53-56
• 3.2.4 折疊腔中的干涉現(xiàn)象56-58
• 3.3 內(nèi)腔直腔光學(xué)參量振蕩器58-66
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)搭建59
• 3.3.2 輸出功率與波長調(diào)諧59-64
• 3.3.4 內(nèi)腔直腔OPO的工程化64-66
• 3.4 本章小結(jié)66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 第四章 連續(xù)波外腔光學(xué)參量振蕩器的研究與應(yīng)用70-89
• 4.1 背景介紹70-72
• 4.2 光纖激光器泵浦的寬調(diào)諧OPO72-79
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)搭建72-73
• 4.2.2 OPO參數(shù)的測量73-76
• 4.2.3 直接吸收甲烷氣體探測實(shí)驗(yàn)76-78
• 4.2.4 工程樣機(jī)78-79
• 4.3 用于探測甲烷氣體的掃頻OPO搭建79-85
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)搭建80-81
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果81-83
• 4.3.3 工程樣機(jī)83-85
• 本章小結(jié)85-86
• 參考文獻(xiàn)86-89
• 第五章 紅外皮秒光學(xué)參量振蕩器的研究89-105
• 5.1 紅外皮秒激光器簡介89-91
• 5.2 寬調(diào)諧皮秒光參量振蕩器91-96
• 5.2.1 皮秒OPO設(shè)計(jì)91-92
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果92-96
• 5.3 皮秒級(jí)聯(lián)OPO的研究96-100
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)96-98
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果98-100
• 5.4 工程樣機(jī)100-101
• 5.5 本章小結(jié)101-102
• 參考文獻(xiàn)102-105
• 第六章 基于腔相位匹配的光學(xué)參量振蕩器研究105-121
• 6.1 腔相位匹配的發(fā)展與理論介紹105-107
• 6.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)107-110
• 6.3 實(shí)驗(yàn)搭建與結(jié)果110-117
• 6.3.1 實(shí)驗(yàn)搭建110-111
• 6.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果111-117
• 6.4 本章小結(jié)117-119
• 參考文獻(xiàn)119-121
• 第七章 總結(jié)與展望121-123
• 攻博期間發(fā)表論文與專利、參加的學(xué)術(shù)會(huì)議與參與項(xiàng)目123-126
• 致謝126-128

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1 馮秀琴;姚治海;田作林;韓秀宇;;簡并光學(xué)參量振蕩器的超混沌控制與周期態(tài)同步[J];物理學(xué)報(bào);2010年12期

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