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高转换效率准相位匹配光学参量转换及双波长光学参量产生的研究

作　者: 赵璞
导　师: 姚建铨
学　校: 天津大学
专　业: 物理电子学
关键词: 准相位匹配 周期极化铌酸锂 光学参量产生器 内腔光学参量振荡器 双波长
分类号: O431.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


结合准相位匹配技术,光学参量转换——包括光学参量直接产生和光学参量振荡——是获得宽调谐、高效率的近红外和中红外光源的有效方法。研究光学参量转换过程的最重要的部分是如何确保泵浦光以及所获得的信号光和闲频光之间的相位匹配。与传统的双折射相位匹配技术相比,准相位匹配技术的优点是很明显的:可以时刻确保共线的相位匹配;可以获得很高的转换效率;可以灵活地对输出光波长进行精确的调谐。正因为如此,基于准相位匹配技术的各种周期极化晶体已被广泛地使用在非线性光学频率变换领域内。周期极化晶体还有一个特别突出的优点,就是它们的极化周期可以根据需要进行人为的设计,这样使得准相位匹配技术也被广泛地使用在产生太赫兹波的研究当中(用于产生供非线性光学差频使用的双波长光源或者直接被用于产生太赫兹辐射)。本论文所讨论的内容主要是基于准相位匹配光学参量转换的原理而展开的。论文的主要内容以及创新点简述如下:1.在实验中完成了一个基于周期极化铌酸锂晶体的高转换效率、低阈值、高重复频率的光学参量产生器。从1064 nm泵浦光到信号光的光光转换效率达到了62.7%,是目前文献报道中所获得的最高的转换效率。2.研究了使用多周期的周期极化铌酸锂晶体作为频率变换器件的准连续内腔光学参量振荡器。信号光平均功率的输出达到409 mW,对应的从808 nm泵浦光到信号光功率输出的光光转换效率为8.8%。3.设计了一种基于周期极化铌酸锂晶体的可调谐双波长光学参量产生器。首次利用声光器件将1064 nm泵浦光分为两束,并将分束后的泵浦光入射到周期极化铌酸锂晶体不同的极化周期部分,从而获得双波长光的输出。以这种泵浦方式获得双波长光输出的设计未见过报道。4.研究了使用内腔光学参量振荡器获得双波长光的输出。在同一个光学参量振荡器腔内放入两块同样的周期极化铌酸锂晶体作为频率变换器件,并可以对输出的双波长光信号的波长进行分别调谐。以这种方式获得可调谐双波长输出的研究也是首次提出。5.在理论上讨论了基于Slant-Stripe-Type结构的周期极化铌酸锂晶体获得可调谐太赫兹波参量产生的一种设计。6.设计和搭制了一台基于周期极化铌酸锂晶体的内腔光学参量振荡器样机。

全文目录


摘要  2-4
ABSTRACT  4-8
Chapter 1 Introduction  8-15
  1.1 Background of Quasi-phase-matching Technology  8-10
  1.2 Summary of Researches Using QPM Technology Since the 1990s  10-13
  1.3 Outline of My Dissertation  13-15
Chapter 2 High Conversion Efficiency PPLN OPG  15-22
  2.1 Introduction to PPLN OPG  15-16
  2.2 Theory and Design  16-17
  2.3 Experiments and Results  17-21
  2.4 Conclusions  21-22
Chapter 3 Actively Q-switched PPLN IOPO  22-30
  3.1 Introduction  22-23
  3.2 Theoretical Model of IOPO  23-24
  3.3 Experiments and Results  24-29
  3.4 Conclusions  29-30
Chapter 4 Dual-signal PPLN OPG by Using An Acousto-optic Beam Splitter  30-38
  4.1 Introduction  30-31
  4.2 Theory and Design  31-32
  4.3 Experimental Details  32-37
  4.4 Conclusions  37-38
Chapter 5 Intracavity Dual-wavelength PPLN OPO  38-47
  5.1 Theoretical Model of Dual-wavelength PPLN IOPO  38
  5.2 Experimental Details  38-45
  5.3 Conclusions  45-47
Chapter 6 Theoretical Study on Tunable Terahertz Wave Generation Based on Slant-Stripe-Type PPLN  47-55
  6.1 Introduction to Terahertz Wave Parametric Generation  47-48
  6.2 Theory and Calculations  48-54
  6.3 Conclusions  54-55
Chapter 7 Model Machine of the PPLN IOPO System  55-59
  7.1 Main Components of the System  55-56
  7.2 Fundamentals of the System and the Experimental Configuration  56
  7.3 Operational Specifications  56-59
References  59-67
Published Work and Projects Attended  67-68
Acknowledgements  68-69

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学 > 光本性的理论 > 光的电磁理论
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