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利用PPKTP晶体对795nm（Rb D₁线）激光进行倍频的研究

作　者: 李嘉华
导　师: 王海
学　校: 山西大学
专　业: 光学
关键词: 倍频 PPKTP晶体驻波腔紫外光
分类号: O437.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着冷原子、冷分子物理的发展,极大的丰富了光与物质相互作用量子特性的研究内容。光作为量子信息的载体,原子作为量子信息存储的介质,光与原子之间量子态的传递(量子接口)就成为目前被广泛研究的对象。近年来,提出的利用电磁感应透明效应(EIT)将量子态光场存储在原子系综中的新方案,已发展成为目前量子信息科学的重要研究内容之一。获得和原子吸收及光通信波段相匹配的纠缠态光源成为实现量子信息存储的前提。Rb原子是一种非常好的EIT介质,它具有Λ型能级结构,开展其吸收波段的非经典光场在Rb冷原子EIT介质中存储与释放将是一项重要的研究内容。为此,利用其D1线波长795nm的红外光,先通过倍频过程获得397.5nm的倍频光,然后通过参量放大过程获得795nm压缩态光场,再通过50/50分束器获得795nm纠缠态光场,并利用Rb冷原子EIT系综作为原子记忆介质,可开展光场量子态存储的研究。本文主要介绍了利用PPKTP晶体进行795nm激光倍频的实验研究。由麦克斯韦方程出发推导了三波耦合波方程以及二次谐波过程理论公式,分析了倍频效率公式中各参数对倍频效率的影响,并介绍了准相位匹配方式。实验中采用795nm光栅反馈半导体激光器和锥形激光功率放大器组成的泵浦光源系统,产生了近400mW的795nm连续单频激光光源,再经过光纤整形后输出功率达100mW以上。再利用两个曲率半径为30mm的平凹镜组合而成的近共心驻波腔外腔谐振倍频,腔长59.2mm,晶体温度55.9℃时,获得了近14mW的397.5nm激光,倍频效率为13%,且通过边带锁频技术锁定腔长以获得稳定功率的倍频光输出。为获得压缩态光场的顺利进行,我们采用功率高、线宽窄、模式好、噪声低的钛宝石激光器作为泵浦源改进了实验装置,并介绍了钛宝石激光器,以及倍频工作正在进行中的初步实验结果。最后比较分析了两种泵浦源谐振倍频的实验结果,并提出了进一步的改进方案。

全文目录

中文摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第一章绪论  11-17
  1.1 研究背景  11-13
  1.2 二阶非线性过程  13-14
  1.3 本文的主要内容  14-17
第二章二次谐波过程理论  17-27
  2.1 二次谐波过程  17-23
    2.1.1 耦合波方程  17-19
    2.1.2 二次谐波过程的产生  19-20
    2.1.3 高斯光束倍频  20-23
  2.2 相位匹配技术  23-25
  2.3 周期性极化PPKTP晶体  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章倍频产生397.5nm激光的实验研究  27-51
  3.1 795nm连续单频激光光源产生的实验研究  27-29
    3.1.1 锥形激光功率放大器  27-28
    3.1.2 实验过程与实验结果  28-29
  3.2 单次穿过PPKTP晶体倍频过程  29-32
    3.2.1 实验装置  29-30
    3.2.2 实验过程与实验结果  30-32
  3.3 外腔谐振倍频  32-44
    3.3.1 腔形设计与优化  32-35
    3.3.2 驻波腔的边带锁频技术  35-38
    3.3.3 实验装置  38-40
    3.3.4 实验过程与实验结果  40-44
  3.4 实验装置的改进  44-49
    3.4.1 全固态单频激光器  44-46
    3.4.2 实验装置与实验过程  46-48
    3.4.3 实验结果  48-49
  3.5 实验结果分析  49
  3.6 本章小结  49-51
第四章总结与展望  51-53
参考文献  53-57
攻读学位期间取得的研究成果  57-59
致谢  59-61
个人简况  61-65

利用PPKTP晶体对795nm（Rb D1线）激光进行倍频的研究

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