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全固态宽带可调谐光学参量发生器的理论与实验研究

作　者: 刁述妍
导　师: 姚建铨
学　校: 郑州大学
专　业: 材料学
关键词: 非线性频率变换光学参量产生器光学参量振荡器准相位匹配双折射相位匹配 PPMgLN晶体非共线相位匹配
分类号: TN25
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

光学参量发生器作为可调谐相干光源，拓宽了激光输出波长范围，在光谱学、医学、科学研究、军事等领域获得了广泛应用。随着非线性材料加工技术和激光技术的发展，光学参量产生器、振荡器和放大器的种类越来越多、转换效率越来越高、应用范围越来越广，特别是红外人眼安全波段的中红外光学参量振荡器已进入实用阶段。作者在河南省重点科技攻关计划基金项目(0223024900)资助下，进行了准相位匹配温度调谐光学参量振荡器和光学参量产生器的理论与实验研究工作。本文理论上对光学参量发生器的物理机制、调谐方法、允许参量等进行了详细的分析和计算；实验上对光学参量发生器的泵浦源进行了研究，实现了1064nm泵浦的全固态温度调谐PPMgLN光学参量产生器和光学参量振荡器的宽带、红外可调谐参量光的输出。本论文所做的主要工作如下：1、对准相位匹配光学参量发生器的角度调谐、泵浦波长调谐、周期调谐和温度调谐四种调谐方式的调谐特性和调谐速率进行了系统的分析和计算，分别得到了四种调谐方式下计算输出波长与调谐速率之间关系的精确公式，并得到了它们的关系曲线。2、对准相位匹配光学参量发生器的允许周期、允许温度、允许角度、允许泵浦光波长和允许参量光波长进行了分析和计算，分别得到了五个允许参量公式，并得到了输出波长与允许参量之间的关系曲线。3、对晶体角度调谐光学参量振荡器进行了理论研究。分别从信号光单谐振和空闲光单谐振两种情况出发，推导和计算了输出信号光波长与调谐角的关系、晶体角度调谐的允许角和调谐速率，首次得出近轴条件下的近似公式和它们之间的关系曲线，并对信号光单谐振和空闲光单谐振两种情况进行了分析和比较。4、对非共线准相位匹配的增益和输出参量光的允许波长进行了公式推导、分析和计算，得到了允许信号光波长的精确公式和关系曲线。得出，在相同条件下，非共线相互作用的增益将比共线相互作用的增益大大减小；非共线比共线相互作用有更大的允许波长。5、对光学参量发生器的泵浦源进行了理论与实验研究。在详细研究了调Q激光器的原理与输出特性的基础上，确定了用1064nm声光调QNd：YAG激光器作为泵浦源的方案。6、克服了传统周期极化晶体光损伤阈值低的缺点，实现了连续、宽调谐、稳定的红外参量光输出，并获得了基于掺氧化镁周期极化铌酸锂晶体温度调谐光学参量产生器样机一台。该项目于2005年11月通过省内外专家鉴定，并荣获2006年度河南省信息产业科技成果壹等奖。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-18
  1.1 非线性光学频率变换技术的发展及研究意义  9-14
  1.2 光参量发生器的研究现状及发展趋势  14-16
  1.3 本文主要研究内容  16-18
第二章参量相互作用的二阶非线性过程及相位匹配技术  18-42
  2.1 非线性光学耦合波方程  18-22
  2.2 双折射相位匹配的基本原理及分析计算  22-29
  2.3 准相位匹配(QPM)的基本原理、优势及发展方向  29-36
  2.4 实现非线性频率变换的非线性晶体  36-41
  2.5 小结  41-42
第三章光学参量发生器泵浦源的理论与实验研究  42-59
  3.1 光学参量发生器泵浦源的理论研究  42-53
  3.2 光学参量发生器泵浦源的实验研究  53-57
  3.3 小结  57-59
第四章光学参量发生器的理论研究  59-97
  4.1 光学参量发生器的物理机制  59-63
  4.2 准相位匹配光学参量发生器的增益分析  63-65
  4.3 单谐振光学参量振荡器的闭值计算  65-68
  4.4 准相位匹配光学参量发生器的调谐特性  68-77
  4.5 准相位匹配光学参量发生器允许参量的研究  77-85
  4.6 角度调谐准相位匹配光学参量振荡器的理论分析与计算  85-91
  4.7 非共线准相位匹配参量相互作用的研究  91-95
  4.8 小结  95-97
第五章连续、宽调谐光学参量振荡器与光学参量产生器的实验研究  97-110
  5.1 温度调谐准相位匹配光学参量振荡器的实验研究  97-102
  5.2 温度调谐准相位匹配光学参量产生器的实验研究  102-108
  5.3 小结  108-110
第六章全文总结  110-113
  一、双折射相位匹配和准相位匹配技术的研究  110
  二、光学参量发生器泵浦源的理论分析、计算与实验研究  110
  三、光学参量发生器的理论研究  110-111
  四、温度调谐光学参量振荡器和光学参量产生器的实验研究  111-113
参考文献  113-125
博士期间完成的论文和成果  125
参与完成的科研项目  125-126
致谢  126-127

全固态宽带可调谐光学参量发生器的理论与实验研究

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