1.53μm人眼安全光学参量振荡器的研究

摘要

1.5μm波段激光是目前主要应用于人眼安全的激光波段,在生物医学、光通讯、精密测距、激光制导武器等领域具有广阔的应用前景。光学参量振荡器(OpticalParametric Oscillator,简称OPO)具有可调谐的优点,且其调谐范围涵盖紫外到远红外,弥补了普通激光器只能输出一种波长激光的缺点,是获得宽带可调谐、高相干辐射光源和新波段激光系统的重要途径,具有很高的应用价值。通过光参量振荡技术可将1.064μm激光高效地转换为1.5μm人眼安全波段。本论文基于KTA非线性晶体、OPO技术,开展人眼安全波长激光器的理论和实验研究,并实现了1.53μm激光的高效输出。
　　 本文介绍了人眼安全激光器的发展历史及研究现状,并比较了目前用于获得1.5μm波段激光的各种技术途径的优缺点。用非线性光学理论对光学参量振荡器实现激光频率变换的原理进行了阐述。文中还详细描述了激光晶体Nd:YAG和Nd:YVO4以及非线性晶体KTA的一些光学及物理特性,并对KTA晶体的相位匹配情况作了重点分析。在实验部分,分别开展了氙灯泵浦、电光调Q以及LD端面泵浦、声光调Q两种KTA-OPO系统激光实验研究。
　　 在氙灯泵浦、电光调Q KTA-OPO的实验中,泵浦能量28.2J下获得了最高能量为90mJ的1.53μm信号光输出,部分输出的1.064μm基频光功率大约为12mJ,通过计算可知腔内基频光能量大约为388mJ,基频光到信号光的转换效率达23.2％。
　　 在LD端而泵浦声光调Q KTA-OPO的实验中,我们用13.7W的808nm泵浦光泵浦,获得了最高平均功率2.6 W的1.53μm信号光输出,光光转换效率达到19％,是目前LD端泵内腔式KTA-OPO报道中的最高转换效率。

目录

文摘

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中文文摘

绪论

第一章 光学参量振荡器的理论分析

第一节 非线性光学频率变换技术简述

第二节 三波互作用的稳态耦合波方程

第三节 光学参量振荡器原理

第二章 激光晶体及非线性晶体的特性

第一节 Nd：YAG激光晶体的基本特性

第二节 Nd：YVO4激光晶体的基本特性

第三节，KTA非线性晶体的特性

第三章 氙灯泵浦电光调Q运转的人眼安全OPO研究

第一节 基于KTA晶体的OPO相位匹配分析

第二节 基于KTA晶体的OPO实验技术方案选择

第三节 氙灯泵浦Nd：YAG／KTA　1．5μm光参量振荡器实验研究

第四章LD泵浦声光调Q运转的人眼安全OPO研究

第一节LD端面泵浦固体激光器的理论分析

第二节LD端泵Nd：YVO4／KTA 1．51μm光参量振荡器实验研究

第五章 总结与展望

参考文献

攻读学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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