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激光器线宽对频率转换的影响

作　者: 马俊青
导　师: 许晓军
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 光学工程
关键词: 线宽光纤激光器非线性光学晶体倍频转换效率
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

利用非线性光学晶体进行频率转换是获得无法由激光器直接输出波长的有效手段。影响频率转换效率的因素有很多,其中泵浦源线宽的影响还没有得到足够的重视和研究。用于频率转换的非线性光学晶体都有一个允许线宽范围,如果泵浦源线宽大于晶体允许线宽,转换效率会严重下降。光纤激光器发展迅猛成为频率转换很重要的泵浦源,但其增益带宽较宽,受非线性效应等因素影响其线宽会随着峰值功率提高而变宽,这和泵浦源窄线宽的要求相矛盾。所以应该选择具有合理线宽的光纤激光器作为泵浦源,其线宽不至于引起效率严重下降。研究清楚线宽对频率转换的影响机制,可以为频率转换中光纤激光器等新型泵浦源选择适当的带宽提供科学依据。本文以倍频为例,从理论和实验两个方面研究了线宽对倍频的影响。理论部分,首先分析了谱线偏移最佳匹配点导致的倍频转换效率下降,这一部分已经有了较为详述的研究;在前人工作的基础上,进一步定量地研究了具有一定线宽的激光器泵浦时,倍频转换效率受到激光器带宽的限制;此外温度的变化会导致频率最佳匹配点的漂移,也会导致倍频转换效率的下降。实验部分,研究了1064nm光纤激光器的输出特性,以及光纤激光器倍频转换受带宽的影响。光纤激光器线宽通常会随着平均功率提高展宽。然后以光纤激光器为泵浦源泵浦倍频晶体产生532nm绿光输出,在平均功率不变的条件下,通过调节光纤激光器种子光的带宽,使得光纤激光器-3dB处的线宽由0.639nm加宽至1.226nm,这导致了倍频效率由12.39%下降到9.11%。结果表明,随着泵浦光线宽展宽,倍频转换效率逐渐降低。最后对比理论推导,分析了效率下降的原因。要获得高平均功率的有效频率转换输出,需要选择合适线宽的光纤激光器作为泵浦源。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第一章绪论  11-14
  1.1 课题的研究背景及意义  11-12
  1.2 光纤激光器在频率转换应用中的线宽问题  12
  1.3 论文内容  12-14
第二章激光倍频相关理论知识  14-34
  2.1 单/双轴晶体相位匹配技术  14-23
    2.1.1 单轴晶体的相位匹配  15-17
    2.1.2 双轴晶体的相位匹配  17-22
    2.1.3 准相位匹配（QPM）  22-23
  2.2 非线性光学晶体介绍  23-26
    2.2.1 KTP 晶体  24-25
    2.2.2 LBO 晶体  25-26
  2.3 泵浦光线宽对倍频过程的影响  26-31
    2.3.1 倍频转换效率  26-28
    2.3.2 线宽对倍频转换效率的影响  28-31
  2.4 晶体温度对宽带泵浦倍频的影响  31-33
    2.4.1 温度与中心匹配波长间的关系  31-32
    2.4.2 温度对宽带泵浦倍频转换效率的影响  32-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章皮秒脉冲锁模光纤激光器线宽研究  34-41
  3.1 激光光谱线宽介绍  34-36
  3.2 皮秒脉冲锁模光纤激光器输出特性研究  36-40
    3.2.1 光纤激光器实验光谱  36-38
    3.2.2 实验过程  38
    3.2.3 实验数据处理及分析  38-40
  3.3 本章小结  40-41
第四章光纤激光器线宽对倍频影响实验研究  41-52
  4.1 实验简介  41
  4.2 光纤激光器倍频实验  41-47
    4.2.1 实验过程  41-43
    4.2.2 实验数据处理及分析  43-46
    4.2.3 LBO 晶体倍频实验结果及分析  46-47
  4.3 线宽对倍频的影响理论推导和实验结论分析对比  47-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章全文总结  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-58
作者在学期间取得的学术成果  58

激光器线宽对频率转换的影响

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