高光束质量光学参量振荡器的输出特性研究

摘要

准相位匹配光学参量振荡器(QPM-OPO)以其输出波长调谐范围宽、转换效率高等特点而成为科研领域的研究热点。同时，随着新型非线性晶体的出现，此种方法成为一种方便、快捷、低成本地获得不同波段光源的首选方案。而基于周期极化铌酸锂的光学参量振荡器具备激发阈值低、输出功率大、转换效率高、调谐范围可达1～5 um等诸多优点。同时，其调谐方法简单，在科研、军事上具备广泛的应用。本文主要是对LD端面泵浦声光调Q Nd∶ YVO4激光器泵浦的基于掺镁周期极化铌酸锂光学参量振荡器进行了理论和实验两方面的研究。主要研究内容如下:
　　1)、详细介绍了光学参量振荡器的工作原理和实际应用情况。同时，论述了光学参量振荡技术和准相位匹配的基本理论。对几种相关非线性晶体的光学特性做了简单介绍，并对光学参量振荡器的发展及研究进展进行了详细的调研，论述了光学参量振荡器未来的发展重点和研究方向。
　　2)、为了提高泵浦源输出的光束质量，从激光谐振腔的理论模型出发，同时考虑到激光物质的热效应，计算了谐振腔各项参数，为实验优化提供了理论依据。最终，激光器的设计参数为采用平平腔结构，腔长为135mm，输出镜的透射率为20％。在实验优化泵浦源后，对影响光束质量的各项参数进行了详细的研究，最终测得1064nm脉冲泵浦光的光束质量为M2x=1.09，M2y=1.27。
　　3)、从理论出发，推导了光学参量振荡器的增益系数、阈值、转换效率、及模式匹配的关系式。为实现高效率、高光束质量的光学参量振荡器提供理论依据。同时，理论模拟了PPMgLN晶体在不同极化周期、不同温度下的调谐曲线，为实验研究提供了理论依据和指导。在实验方面，测量了不同谐振腔输出的光束质量变化趋势，最终得到510mW的1529.4nm信号光输出，转换效率最高为28％，其光束质量为M2x=1.27，M2y=1.43。以上实验结果均与理论计算相吻合。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

第一节 选题的背景及意义

第二节 光参量振荡技术及其发展概况

1．2．1 相位匹配技术及其发展概述

1．2．2 常用红外非线性晶体

1．2．3 光束质量因子

1．2．4 光学参量振荡器的发展概述及趋势

第三节 论文主要研究内容

第四节 本章小结

第二章 高光束质量泵浦源研究分析

第一节 参量振荡器泵浦源的理论研究

2．1．1 Nd：YVO4晶体

2．1．2 关于Nd：YVO4晶体的热效应讨论

2．1．3 泵浦源谐振腔的研究

第二节 泵浦源的实验研究

2．2．1 泵浦源实验装置及测试仪器

2．2．1 泵浦源(Td：YVO4)实验研究

第三节 本章小结

第三章 高光束质量PPMgLN光学参量振荡器的研究

第一节 光学参量振荡器理论研究

3．1．1 光参量振荡器增益分析

3．1．2 光学参量振荡器阈值分析

3．1．3 模式匹配

3．1．4 PPMgLN晶体的调谐特性

第二节 外腔式PPMgLN光学参量振荡器实验研究

3．2．1 实验装置

3．2．2 光学参量振荡器的输出特性研究

第三节 本章小结

第四章 总结与展望

第一节 总结

第二节 展望

参考文献

致谢

个人简历与在学期间发表的学术论文与研究成果