一、3～5μm中红外ZnGeP_2光参量振荡器输出功率达到0.7W（论文文献综述）
聂鸿坤,宁建,张百涛,杨克建,赵刚,吕新杰,何京良[1]（2021）在《光学超晶格中红外光参量振荡器研究进展》文中指出基于光学超晶格的光参量振荡技术是研制2～5μm波段中红外相干光源的有效技术手段,在遥感探测、精密测量、环境监测、医疗诊断、科学研究和军事国防等领域具有非常重要的应用价值。总结了光学超晶格2～5μm中红外光参量振荡器的国内外研究进展,重点分析了连续波、纳秒脉冲以及皮秒脉冲等不同运转模式下光参量振荡器的结构特点、优势和发展前景。并对光学超晶格中红外光参量振荡器的发展趋势进行了展望,指出高功率、宽调谐、低功耗、小型化和轻量化是光学超晶格光参量振荡器的重要发展方向,而高质量大尺寸（厚度）的光学超晶格晶体、性能优异的泵浦源和可靠的工程化样机设计是未来光参量振荡器发展的核心技术。
陈毅,刘高佑,王瑞雪,杨超,杨科,密淑一,戴通宇,段小明,姚宝权,鞠有伦,王月珠[2]（2020）在《非线性晶体应用于中长波红外固体激光器的研究进展》文中认为中波红外3～5μm波段以及长波红外8～12μm波段的激光处于大气传输窗口,在激光成像、环境监测、激光雷达、激光医疗、化学遥感和红外对抗等领域有着非常广阔的应用前景。基于非线性光学晶体,采用光学非线性频率变换技术在实现中长波红外固体激光输出方面具有明显的技术优势。该方法激光器结构简单,且晶体本身并不参与能量交换,因而没有量子亏损,从而产热很少。同时具有单色性好、宽调谐、高功率等优点。本文针对常用以及新型非线性光学晶体,对其应用于中长波红外固体激光器的研究进展做了详细的总结。
钱传鹏[3]（2019）在《高功率Ho：YAG振荡器及泵浦的中长波红外固体激光器研究》文中进行了进一步梳理处于大气传输窗口的2μm波段、中红外3-5μm波段和长波红外8-12μm波段激光在激光雷达、激光成像、化学遥感、环境监测、激光医疗和国防军事等领域都有广阔的应用前景。在实现宽调谐的高功率中长波红外固体激光输出方面,光学非线性频率变换技术具有明显的技术优势。在可实现中长波红外激光输出的非线性晶体中,磷锗锌（ZnGeP2,ZGP）晶体具有机械强度高、热导率好和有效非线性系数高的优点,是目前获取中长波红外激光的首选介质。本论文优化提升了2.09μm Ho:YAG激光器的输出性能,并以之为泵浦源,对ZGP光学参量振荡器（Optical Parametric Oscillator,OPO）和光学参量放大器（Optical Parametric Amplifier,OPA）进行了研究,最终获得了超过100W的3-5μm和超过10W的8-10μm中、长波红外激光输出。在理论和实验上对Ho:YAG固体激光器进行了研究。建立了单掺Ho:YAG激光器输出性能评估的理论分析模型,结合泵浦源、谐振腔和Ho:YAG晶体的参数,分析了相关参数对激光器输出性能的影响,理论上给出了各个参数的优化范围。在双末端泵浦条件下,理论分析了Ho:YAG晶体内部的热分布情况,计算了相应的热焦距,并分析了各种腔型结构的热稳定性。以理论研究为指导,设计了Ho:YAG激光器的实验装置,研究了各个参数对激光器输出性能的影响。最后,结合理论分析的结果,对Ho:YAG激光器进行了优化,在377.2W的泵浦功率下,获得了平均功率194W、重复频率10kHz的2.09μm激光输出,最小脉冲宽度为28ns,光束质量因子M2为2.3。基于非线性光学频率变换理论,计算了2.09μm激光泵浦下ZGP晶体一类和二类角度匹配曲线。运用光学参量振荡器理论,分析了单共振ZGP SRO（Singly Resonant Oscillator,SRO）的阈值和转换效率,还对比分析了一类和二类相位匹配方式输出的信号光和闲频光的线宽。运用光学参量放大器理论,计算了相位匹配角度与走离角、ZGP晶体实际长度和有效长度之间的关系曲线,分析了信号光增益与晶体有效参量增益长度之间的关系曲线。根据这些理论分析,设计了中、长波红外ZGP-OPO和ZGP-OPA实验装置。在中波红外ZGP SRO上,最高获得了平均功率103W的激光输出,相应的光束质量因子M2为6.8。在ZGP-OPA上,使用腔内负透镜补偿光学参量振荡器中ZGP晶体的热效应,提高整个装置的热稳定性,改善输出光束的光束质量,最终在光束质量因子M2为2.8时获得了平均功率102W的中波红外激光输出。对长波红外波段ZGP OPO和级联ZGP OPA进行了实验研究。对于长波ZGP OPO,实验研究了一类和二类相位匹配方式下OPO的输出波长可调谐特性,分别实现了7.839.8μm以及8.158.82μm范围的闲频光输出。对于级联ZGP-OPA,以ZGP OPO输出的8.2μm闲频光和2.8μm信号光作为OPA的种子光和泵浦光,对比分析了不同相位匹配方式组合下ZGP OPA的输出性能,其中以二类相位匹配ZGP OPO组合一类相位匹配ZGP OPA输出的8.2μm激光功率最高,最终获得了平均功率12.6W的长波红外激光输出。
赵本瑞[4]（2019）在《高功率Ho:YAG MOPA及长波红外OPO激光系统研究》文中研究表明2μm波段及8-12μm波段同属于大气窗口范围和人眼安全范围,在激光制导、定向红外对抗、环境监测、激光医疗等诸多领域有非常重要的应用价值。特别是在军事方面,高平均功率、高重复频率、结构紧凑的2μm激光器和长波8-12μm激光器的需求越来越紧迫,因此有必要对2μm激光器及2μm泵浦长波8-12μm激光器进行研究。本论文以实现高平均功率的2μm激光输出以及长波8-12μm激光输出为目的,从理论及实验两个方面对双端泵浦Ho:YAG主振荡-功率放大器（MOPA）系统、2.1μm泵浦的长波ZnGeP2（ZGP）光学参量振荡器（OPO）和2.1μm泵浦的长波BaGa4Se7（BGSe）OPO进行了细致的研究。首先,本文介绍了近年来获取高功率2μm波段激光输出的主要方案,分析了各方案的优缺点,指出了研究Ho:YAG MOPA系统的必要性。此外,进一步介绍了目前常用的长波非线性晶体,讨论了ZGP和BGSe晶体在实现长波激光输出方面的优点和缺点,介绍了ZGP OPO和BGSe OPO在长波激光输出方面的研究进展,明确了研究长波ZGP OPO和长波BGSe OPO具有重要的意义。对Ho:YAG MOPA系统进行了理论分析。建立了双端泵浦Ho:YAG振荡器和放大器的速率方程,理论分析了不同参数对振荡器和放大器输出性能的影响。建立了主动调Q速率方程,分析了不同参数对Ho:YAG激光器输出的脉冲能量及脉冲宽度的影响。根据稳态热传输方程,理论分析了高功率泵浦情况下Ho:YAG晶体内的热分布情况。计算了Ho:YAG晶体内的等效热焦距,并通过将晶体分成多份的方式,分析了放大器中种子激光在Ho:YAG晶体内的光斑分布情况。根据Ho:YAG MOPA系统的理论分析,设计并实验了包括Ho:YAG振荡器、一级及二级Ho:YAG放大器的MOPA系统。振荡器在脉冲重复频率为10 kHz时获得了平均功率为55.1 W的2.1μm激光输出,输出激光的光束质量因子约为1.1。然后利用获得的2.1μm激光作为种子激光,讨论了不同参数对Ho:YAG放大器输出性能的影响,获得了平均功率为140 W的2.1μm激光输出,放大器的提取效率为60.1%。进一步对二级Ho:YAG放大器进行研究,讨论了不同种子激光功率对放大器输出功率的影响,得到了平均输出功率为231 W的2.1μm激光输出,对应的提取效率为60.7%,斜率效率为67.8%,光束质量因子小于1.1。对长波ZGP OPO进行了理论和实验研究。理论上,分别对I类和Ⅱ类ZGP OPO的相位匹配调谐曲线、光谱增益宽度、泵浦源的限制性条件、ZGP晶体的有效增益长度进行了分析,并讨论了不同参数对长波ZGP OPO输出性能的影响。在实验上,利用I类相位匹配的ZGP OPO获得了平均功率为3.3 W、重复频率为10 kHz、波长为9.7μm的激光输出,光光转换效率为3.3%,波长调谐范围为9.3-9.85μm,闲频光调谐范围内功率大于2.6 W。利用Ⅱ类相位匹配的ZGP OPO实现了平均功率为3.4 W、重复频率为10 kHz、波长为9.7μm的长波激光输出,光光转换效率为3.4%,闲频光的波长调谐范围为9.3-10.8μm,调谐范围内功率大于1.27 W。对Ⅱ类相位匹配长波BGSe OPO进行了理论及实验研究。计算了2.1μm泵浦BGSe OPO的相位匹配调谐曲线,并通过实验研究了Ⅱ类相位匹配BGSe OPO在闲频光波长为8.2-9.0μm范围内的波长调谐性能。对BGSe OPO的光谱增益宽度、泵浦源限制、BGSe晶体的有效增益长度进行了计算,并对2.1μm泵浦BGSe OPO的输出特性进行了数值分析,讨论了不同参数对长波BGSe OPO输出特性的影响。实验上,在闲频光波长为8.93μm处获得了平均功率为314 mW、重复频率为1 kHz的长波激光输出,对应斜率效率为7.4%,光光转换效率为3.5%,波长调谐范围为8.2-9.0μm。BGSe OPO的实验结果表明,BGSe晶体具备实现高功率和高效率长波激光输出的潜力,2.1μm泵浦BGSe OPO是实现长波激光输出的一种有效方案。
周松,李茂忠,姜杰,康彬,王林,康民强,李剑彬,张帆,郑建刚,邓颖,崔旭东[5]（2019）在《中红外固体激光技术研究进展》文中研究指明波长在3～5mm波段的中红外激光由于处于大气窗口波段,同时又是众多原子及分子的吸收峰,因此在光谱学、医学、通信、遥感、环境监测及红外对抗领域有着广泛而重要的应用前景。目前,固体激光器实现中红外激光输出的途径按照工作介质划分主要包括以Fe:ZnSe晶体为代表的过渡金属掺杂硫族化合物激光器、以MgO:PPLN晶体为代表的光参量振荡器,及以ZGP晶体为代表的光参量放大器3种类型。本文分别介绍它们的技术路线及近年来的最新研究进展,讨论了高能高功率中红外固体激光器的关键技术问题,并对其发展趋势进行了展望。
刘景良[6]（2019）在《全固态高光束质量中红外ZnGeP2光参量振荡器研究》文中研究表明3-5μm中红外相干光源为中波红外大气透射窗口,覆盖许多分子原子吸收谱,被称为分子“指纹谱”,在光谱探测、环境监测、医疗诊疗以及光电对抗等军民领域具有广泛的应用前景。采用2μm Tm-Ho激光级联泵浦ZnGeP2光参量振荡器是目前实现高性能3-5μm激光输出的主要手段之一,该方面的研究对于中红外激光器的发展有着重要的指导意义。本论文从泵浦源Tm:YLF、Ho:YAG激光的优化设计和ZnGeP2光参量振荡器的理论分析与设计出发,对高光束质量中红外ZnGeP2光参量振荡器进行研究,具体开展的研究工作和取得的主要研究成果如下:理论方面:对光参量振荡的三波耦合过程的整体运行机理进行建模与求解,分析得出其三波输出特性以及转换效率,并进一步采用环形腔DRRO结构实现对平平腔DRO逆转换效应的抑制。基于ZnGeP2 OPO激光系统实际运行环境建立了高重频窄脉宽泵浦非线性晶体瞬态温度场分布模型,并进一步对ZnGeP2晶体光热色散特性进行研究分析,为实现ZnGeP2光参量振荡器激光输出提供了理论依据。设计方面:分别对ZnGeP2前级泵浦源和高光束质量ZnGeP2光参量振荡器系统进行优化设计与分析。基于对Tm:YLF激光系统的热效应建立与分析,提出对晶体散热结构以及消像差泵浦耦合系统的优化设计,缓解晶体存在的热效应问题。基于双重引导效应建立并分析Ho:YAG激光非线性波动方程,通过对有效吸收系数的改变,实现2μm Ho:YAG激光激光输出模式的优化。基于对ZnGeP2 OPO光束质量的改善提出非平面环形腔结构的优化设计,通过对其像旋转角的计算,设计了一种具有90°像旋转角的特殊四镜非平面环形腔结构,并通过对腔内光场模式分布的仿真分析,验证了此种腔型设计可以改善OPO激光输出光束质量。实验方面:对ZnGeP2 OPO的前级泵浦源Tm:YLF、Ho:YAG激光进行实验研究,获得输出功率超过26W的Tm:YLF激光输出,中心波长1908.56nm、线宽0.15nm。以此双端泵浦Ho:YAG激光,获得平均功率22.8W输出,脉冲宽度为21.02ns,输出中心波长2090.73nm,光束质量为Mx2=.153,My2=1.55,实现了高功率高光束质量2μm Ho:YAG激光输出。基于以上激光系统为泵浦源对ZnGeP2 OPO进行实验研究,对比平平腔下不同泵浦结构及不同腔长对光束质量的影响,实现从双程泵浦短腔结构（M2≈8）到单程泵浦长腔结构（M2≈.35）的优化。在单程泵浦的基础上对平面环形腔进行实验研究,测得输出光束质量为M2≈.28,证明该结构对光束质量具有一定的改善作用。为了进一步改善光束质量,对90°像旋转非平面环形腔进行实验研究,实现光束质量为M2≈.18的参量光输出,证明此种腔型结构对ZnGeP2 OPO光束质量具有较好的改善效果。由此在泵浦功率为21.5W时,获得5.97W的中红外激光输出,光束质量为Mx2=.181,My2=.161,最终实现了高光束质量中红外ZnGeP2光参量振荡器激光输出。
孔玉微[7]（2019）在《2μm波段非线性增益光纤激光器的研究》文中认为激光因为其方向性好、亮度高、单色性强等诸多优点,一直被广泛应用于军事、医学、商业等诸多领域。1550 nm激光作为通讯波段,已得到了大量的研究,成熟地运用在各行各业,而2μm波段激光作为对人眼安全的中红外波段激光研究却甚少。2μm波段激光有很强的大气穿透性,可以运用在激光雷达、激光测距和空间光通讯等领域;激光在2lμm波段附近有很强烈的水吸收峰,可以使伤口快速愈合,因此大量地应用在医疗手术中;其次,2μm波段激光可以作为3-5μm等其他中红外波段激光的泵浦光源。获得2μm波段激光的方法有很多种,其中一种是用半导体激光器作为光源泵浦掺杂光纤实现2μm激光的输出,通常掺杂离子有铥（Tm3+）、钬（Ho3+）等;另一种就是基于非线性效应例如四波混频获得中红外波段激光。本文设计研究了几种2μm波段的光纤激光器,利用光纤激光器结构紧凑、性能稳定、价格低廉、操作简单等优点,并结合增益光纤中的非线性效应,实现了宽波段、可调谐的稳定激光输出。首先介绍了光纤激光器的概念、分类、原理和发展历史。简述了光纤中各类非线性效应,重点阐述了 2 μm波段光纤激光器的主要设计方案和研究进展。并概述了各章节的工作安排。接着研究了2 波段可调谐激光源。根据铥元素的性质特点和Tm3+的能级结构图、泵浦方式探究了掺铥光纤的增益谱特性。分析比较了不同光学谐振腔的优缺点,在环形腔的基础上,创新性地设计了基于饱和吸收体的单纵模掺铥光纤激光器,利用饱和吸收体实现了单纵模激光的输出以及使用法布里-珀罗滤波器实现了波长的选择性输出。掺铥激光器实现了波长从1870nm到2040nm跨度170nm的可调谐范围,输出功率为17-44mW,根据测量的光谱、频谱和示波器等数据分析了激光器的稳定性,展示了该激光器的实用性。然后根据2 μm波段激光源,设计了一种基于四波混频效应的多波长掺铥光纤激光器。多波长激光器采用二级掺铥光纤放大器对泵浦激光进行功率放大,将高非线性光纤作为增益光纤,结合四波混频效应,利用改变泵浦光波长实现了波长间距可调、波段范围宽、可应用于光纤通信领域的2 μm波段激光的输出。输出的连续新波长波段范围宽达140nm、波长个数多于100个,在2 μm波段多波长激光器中较少能实现。最后研究了基于脉冲调制的光参量放大器和光参量振荡器。阐述了二者的基本原理和发展应用,根据光参量放大的原理设计了双泵浦光参量放大器。通过理论和实验测量结果的分析,将线型结构接成环形腔,搭建成光参量振荡器。根据色散等因素对非线性效应的影响,选取高掺锗光纤作为增益光纤,首次提出设计了基于脉冲调制的高掺锗光参量振荡器,实现了 2μm波段可调谐、波长范围超过1OOnm的脉冲激光输出。
温雅,吴春婷,袁泽锐,龚亮宇,金光勇[8]（2018）在《远红外固体激光器研究进展》文中研究指明8～12μm波段是大气的一个窗口,被定义为长波红外波段。该波段激光对雾、烟尘等具有较强的穿透力,在激光光电对抗、激光遥感、医疗、环境监测及光通讯领域具有重要的应用前景。本文调研了常用的8～12μm非线性频率变换晶体,以及基于非线性频率变换晶体的远红外光参量振荡器的研究进展,对国内外能实现8～12μm波段激光输出的非线性晶体及激光系统进行了系统地归纳和总结,通过分析比较得出在8～12μm波段获得的最大输出能量为毫焦量级,最大功率为瓦量级。国内该技术与国外有着不小的差距,主要受制于高重频、高功率脉冲1～3μm泵浦源技术不成熟及高性能非线性晶体材料研制基础薄弱,我国在长波远红外固体激光器领域研究进展缓慢,因此研制大尺寸、高质量远红外激光晶体及输出波长更长的远红外高功率激光器已经成为激光器未来发展方向之一。
董怡静,马秀华,李世光,朱小磊[9]（2016）在《3～5μm光参量振荡技术进展研究》文中研究表明综合评述了产生中红外激光的主要方法,重点阐述了近年来国内外利用光参量振荡方法实现中红外激光输出的最新进展,分析了基于非线性晶体ZnGeP2（ZGP）、KTiOAsO4（KTA）和周期性极化LiNbO3（PPLN）的光参量振荡器（OPO）的技术特点和存在的问题,讨论了光参量振荡技术产生中红外激光的发展趋势。
刘磊[10]（2013）在《光纤激光泵浦的连续波光参量振荡器研究》文中提出光学参量振荡器（Optical Parametric Oscillator,OPO）作为一种最常用的可调谐激光光源,在光电对抗、光通信、遥感和光谱学等研究领域有着非常重要的应用前景。半导体泵浦的固体激光器是OPO的最常用泵浦源。这类激光器在高功率运转时为了降低热效应的影响往往含有较复杂的散热机构,不利于实用化的OPO在结构的紧凑性、系统的复杂度等方面的要求。光纤激光器比传统OPO所用二极管泵浦固体激光器泵浦源转换效率高。这使得其在与其他固体激光器同等输出功率下对制冷需求大大降低。这使得采用光纤激光器泵浦的OPO能够在缩小系统尺寸前提下,得到较高转换效率的激光输出。目前周期极化晶体技术的成熟使得准相位匹配连续波光学参量振荡器实现了中红外波段瓦量级的输出,采用级联振荡方式得到了在太赫兹波段的电磁波输出。如何利用以光纤激光器作为泵浦源的连续波光学参量振荡器的优势,通过调整高性能泵浦源输出功率、极化晶体的温度、周期、谐振腔长等参数,得到输出功率高、可调谐波长范围大、结构紧凑的可调谐光源是本文研究的主要问题。论文通过理论与数值模拟分析和实验研究等手段,针对光纤激光泵浦的连续波光学参量振荡器分别开展了高功率宽调谐连续波中红外OPO和级联太赫兹参量振荡相关研究。论文的主要工作包括以下内容:1、对大功率连续波光参量振荡器特性进行了理论分析。通过有限元分析的方法详细分析了采用Mg O:PPLN晶体的高功率连续波输出OPO当中的两个主要热效应:热透镜效应和热致相位失配效应。分析结果表明:基于Mg O:PPLN晶体的两镜线性腔模型,在室温下工作,泵浦光波长为1.064μm,信号光输出在3.33.4μm范围,当泵浦功率小于50 W时,热透镜影响相对较小。信号光反射率越小,热致相位失配越小,在100 W泵浦功率下,相对完全相位匹配下转化效率减小了近10%。2、建立了光纤激光器泵浦的线性腔和环形腔OPO实验装置,实验研究了线性腔结构的中红外CW-OPO的输出功率特性。在49 W线偏振光的泵浦下,得到了波长为3.414μm的闲频光最大12.09 W输出,量子转换效率为79.2%,波长为3.81μm的闲频光最大4.25 W输出,量子转换效率为31.1%。同时实现了32483820 nm波段的连续可调谐输出。进一步开展了四镜线性腔和环形腔结构的OPO实验研究,给出了实验的设计分析过程,得到了相关的功率输出特性。3、建立并推导了级联连续波光参量振荡过程的平面波分析模型。通过该模型计算得到的逆向参量过程的阈值与实验报道的阈值基本相吻合。计算结果表明:在晶体周期为24μm到30μm之间,前向参量过程的阈值为逆向过程的2.22.4倍。高阶级联参量过程的能量转换效率远大于存在Manley-Rowe关系限制的非级联非线性参量过程,级联次数小于6的参量转换过程的能量转换效率大小在10-410-5量级范围。4、结合两镜线性腔结构的OPO中的级联参量过程,开展了连续太赫兹波的相关实验研究。通过不同的泵浦功率,得到了相对于初始信号光分别为47,94和104 cm-1的频移量,对应的高阶信号光中心频率分别为:1487.0 nm,1497.5 nm和1499.7 nm。通过实验数据结合理论推导得出输出的THz波在1.4 THz和3.1 THz左右。研究表明有效控制泵浦线宽对级联参量振荡光的影响是提高级联参量振荡次数的关键。
二、3～5μm中红外ZnGeP_2光参量振荡器输出功率达到0.7W（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、3～5μm中红外ZnGeP_2光参量振荡器输出功率达到0.7W（论文提纲范文）
（1）光学超晶格中红外光参量振荡器研究进展（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 OPO和准相位匹配技术 |
| 2.1 OPO的基本原理 |
| 2.2 准相位匹配技术 |
| 3 基于光学超晶格晶体的2～5 μm中红外OPO的研究进展 |
| 3.1 基于光学超晶格晶体的2～5 μm连续波中红外OPO的研究进展 |
| 3.2 基于光学超晶格晶体的2～5 μm纳秒中红外OPO的研究进展 |
| 3.3 基于光学超晶格晶体的2～5 μm皮秒中红外OPO的研究进展 |
| 4 总结与展望 |
（2）非线性晶体应用于中长波红外固体激光器的研究进展（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 非线性晶体的品质要求 |
| 2 研究进展 |
| 2.1 ZnGeP2晶体 |
| 2.2 BaGa4Se7晶体 |
| 2.3 KTiOPO4(KTP)、PPKTP和KTiOAsO4(KTA)晶体 |
| 2.4 LiNbO3(LN)、PPLN和MgO∶PPLN晶体 |
| 2.5 AgGaS2和AgGaSe2晶体 |
| 2.6 LiGaS2和LiInSe2晶体 |
| 2.7 CdSe和GaSe晶体 |
| 2.8 CdSiP2晶体 |
| 2.9 OP-GaAs和OP-GaP晶体 |
| 3 研究成果总结与讨论 |
| 3.1 飞秒激光成果 |
| 3.2 皮秒激光成果 |
| 3.3 纳秒激光成果 |
| 3.4 连续波和单纵模激光成果 |
| 4 结 论 |
（3）高功率Ho：YAG振荡器及泵浦的中长波红外固体激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 单掺Ho~(3+)离子 2μm激光器的发展状况 |
| 1.2.1 单掺Ho~(3+)石榴石激光器 |
| 1.2.2 单掺Ho~(3+)氟化物激光器 |
| 1.2.3 单掺Ho~(3+)硅酸盐激光器 |
| 1.2.4 单掺Ho~(3+)钒酸盐激光器 |
| 1.3 中长波红外固体激光器研究现状 |
| 1.3.1 常用的中长波红外非线性光学晶体 |
| 1.3.2 3-5μm ZGP中波红外固体激光器 |
| 1.3.3 8-10μm ZGP长波红外固体激光器 |
| 1.4 对国内外研究现状分析 |
| 1.5 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 高功率Ho:YAG固体激光器理论和实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 Ho:YAG晶体物理及光谱特性分析 |
| 2.2.1 Ho:YAG晶体物理特性分析 |
| 2.2.2 Ho:YAG晶体光谱特性分析 |
| 2.3 连续波运转Ho:YAG激光器速率方程理论研究 |
| 2.3.1 连续波运转Ho:YAG激光器速率方程组的建立和求解 |
| 2.3.2 连续Ho:YAG激光器输出性能的建模分析 |
| 2.4 Ho:YAG晶体热效应分析 |
| 2.4.1 双端泵浦Ho:YAG晶体热分布模型的建立 |
| 2.4.2 双端泵浦Ho:YAG晶体温度场分布 |
| 2.4.3 Ho:YAG晶体热透镜效应分析 |
| 2.5 Ho:YAG激光器的实验研究 |
| 2.5.1 双端泵浦单晶体Ho:YAG激光器实验装置 |
| 2.5.2 激光器谐振腔结构稳定性分析 |
| 2.5.3 单晶体Ho:YAG激光器输出特性研究 |
| 2.5.4 双晶体Ho:YAG激光器输出特性研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 光学参量振荡和光学参量放大理论研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光学参量振荡和光学参量放大原理 |
| 3.3 ZGP晶体物理和光学特性 |
| 3.4 角度相位匹配 |
| 3.5 光学参量振荡器理论分析 |
| 3.5.1 单共振光学参量振荡器阈值分析 |
| 3.5.2 单共振光学参量振荡器转换效率分析 |
| 3.5.3 参量光线宽分析 |
| 3.6 光学参量放大器理论分析 |
| 3.6.1 空间走离效应 |
| 3.6.2 光学参量放大增益分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 高功率中波红外激光器实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 中波ZGP光学参量振荡器的实验研究 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 ZGP晶体长度对输出性能影响的研究 |
| 4.2.3 泵浦光能量密度对输出性能影响的研究 |
| 4.2.4 中波ZGP光学参量振荡器光束质量 |
| 4.2.5 中波ZGP光学参量振荡器输出光谱 |
| 4.3 中波ZGP光学参量放大器的实验研究 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 高光束质量中波ZGP光学参量振荡器实验研究 |
| 4.3.3 高功率中波ZGP光学参量放大器实验研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 高功率长波红外激光器的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 长波ZGP光学参量振荡器实验研究 |
| 5.2.1 实验装置 |
| 5.2.2 长波一类相位匹配ZGP OPO |
| 5.2.3 长波二类相位匹配ZGP OPO |
| 5.3 长波ZGP级联光学参量放大实验研究 |
| 5.3.1 实验装置 |
| 5.3.2 一类相位匹配ZGP OPO级联两种匹配方式ZGP OPA |
| 5.3.3 二类相位匹配ZGP OPO级联两种匹配方式ZGP OPA |
| 5.3.4 四种不同匹配类型级联光学参量放大效果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）高功率Ho:YAG MOPA及长波红外OPO激光系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩略词表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 2μm固体激光器的研究现状 |
| 1.2.1 2μm单掺Tm固体激光器 |
| 1.2.2 2μm Tm,Ho共掺固体激光器 |
| 1.2.3 2μm单掺Ho固体激光器 |
| 1.3 2μm单掺Ho MOPA系统的研究现状 |
| 1.4 长波红外OPO的研究现状 |
| 1.4.1 常用的长波非线性晶体 |
| 1.4.2 长波ZGP OPO的研究现状 |
| 1.4.3 长波BGSe OPO的研究现状 |
| 1.5 国内外进展情况分析 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 Ho:YAG MOPA系统的理论分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 Ho:YAG晶体的物理及光谱特性 |
| 2.2.1 Ho:YAG晶体的光谱特性 |
| 2.2.2 Ho:YAG激光器输出波长分析 |
| 2.3 Ho:YAG MOPA系统速率方程理论 |
| 2.3.1 Ho:YAG晶体的能级结构 |
| 2.3.2 Ho:YAG激光器及放大器速率方程的建立 |
| 2.3.3 Ho:YAG激光器输出特性的数值分析 |
| 2.3.4 Ho:YAG放大器输出特性的数值分析 |
| 2.4 Ho:YAG激光器主动调Q理论 |
| 2.4.1 主动调Q速率方程 |
| 2.4.2 主动调Q速率方程的数值分析 |
| 2.5 Ho:YAG晶体的热分析 |
| 2.5.1 Ho:YAG晶体内温度分布 |
| 2.5.2 Ho:YAG晶体内热透镜效应 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 高功率Ho:YAG MOPA系统的实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Ho:YAG主振荡器的设计及分析 |
| 3.2.1 实验装置设计及分析 |
| 3.2.2 谐振腔的稳定性分析 |
| 3.3 Ho:YAG主振荡器的实验研究 |
| 3.3.1 Ho:YAG主振荡器的连续激光输出特性 |
| 3.3.2 Ho:YAG主振荡器的调Q激光输出特性 |
| 3.4 端面泵浦Ho:YAG放大器的实验研究 |
| 3.4.1 实验装置描述 |
| 3.4.2 一级Ho:YAG放大器的连续及调Q输出特性 |
| 3.4.3 二级Ho:YAG放大器的调Q输出特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 高功率长波ZGP OPO的理论与实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 ZGP晶体的物理和光学特性 |
| 4.3 ZGP OPO的理论分析 |
| 4.3.1 ZGP OPO的调谐曲线 |
| 4.3.2 ZGP OPO的光谱宽度 |
| 4.3.3 ZGP OPO泵浦源的限制条件 |
| 4.3.4 ZGP晶体的有效增益长度 |
| 4.3.5 ZGP OPO功率输出特性数值分析 |
| 4.4 高功率长波ZGP OPO的实验研究 |
| 4.4.1 长波ZGP OPO的实验装置 |
| 4.4.2 基于Ⅰ类相位匹配长波ZGP OPO的输出特性 |
| 4.4.3 基于Ⅱ类相位匹配长波ZGP OPO的输出特性 |
| 4.4.4 长波ZGP OPO的光束质量测量 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 长波BGSe OPO的理论与实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 BGSe晶体的物理和光学特性 |
| 5.3 长波BGSe OPO的相位匹配及波长调谐 |
| 5.3.1 BGSe晶体的Sellmeier方程 |
| 5.3.2 BGSe OPO的相位匹配 |
| 5.3.3 长波BGSe OPO波长调谐的实验研究 |
| 5.4 长波BGSe OPO的理论分析 |
| 5.4.1 BGSe OPO的光谱增益宽度 |
| 5.4.2 BGSe OPO泵浦源的限制 |
| 5.4.3 BGSe晶体的有效增益长度 |
| 5.4.4 BGSe OPO的输出特性数值分析 |
| 5.5 长波BGSe OPO的实验研究 |
| 5.5.1 长波BGSe OPO的实验装置 |
| 5.5.2 长波BGSe OPO的功率特性 |
| 5.5.3 长波BGSe OPO的光谱特性 |
| 5.5.4 长波BGSe OPO的脉冲特性和光束质量 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）全固态高光束质量中红外ZnGeP2光参量振荡器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 相干中红外光源的应用背景与意义 |
| 1.1.1 光谱分析 |
| 1.1.2 医疗诊断 |
| 1.1.3 光电对抗 |
| 1.2 中红外光参量振荡器发展概况 |
| 1.2.1 相干中红外光激光光源产生体制 |
| 1.2.2 常用中波红外非线性激光晶体 |
| 1.2.3 中红外ZnGeP_2 光参量振荡器激光泵浦源发展现状 |
| 1.2.4 中红外ZnGeP_2 光参量振荡器发展现状 |
| 1.3 本论文主要研究内容 |
| 第2章 高光束质量ZnGeP_2 光参量振荡器理论仿真研究 |
| 2.1 ZnGeP_2 非线性晶体概述 |
| 2.2 光参量振荡过程三波耦合模型建立与求解 |
| 2.2.1 三波互作用耦合模型建立 |
| 2.2.2 平平腔光参量振荡过程三波耦合模型求解与分析 |
| 2.2.3 环形腔光参量振荡过程三波耦合模型求解与分析 |
| 2.3 ZnGeP_2 非线性晶体热分布模型建立与仿真 |
| 2.3.1 ZnGeP_2 非线性晶体热分布模型建立 |
| 2.3.2 ZnGeP_2 非线性晶体热模型分析 |
| 2.4 ZnGeP_2 光参量振荡器光热温度色散特性研究 |
| 2.4.1 ZnGeP_2 光参量振荡过程相位匹配过程 |
| 2.4.2 基于温度色散特性ZnGeP_2 光参量振荡相位匹配修正 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 高光束质量ZnGeP_2 光参量振荡器系统设计与优化 |
| 3.1 ZnGeP_2 光参量振荡器泵浦源高功率Tm:YLF激光系统优化设计 |
| 3.1.1 Tm激光晶体中温度场分布模型建立与分析 |
| 3.1.2 Tm:YLF激光系统优化设计 |
| 3.2 ZnGeP_2 光参量振荡器泵浦源高光束质量Ho:YAG激光系统优化设计 |
| 3.2.1 Ho:YAG激光系统中双重引导非线性波动方程建立 |
| 3.2.2 双重引导效应对Ho:YAG激光模式形成的影响 |
| 3.3 高光束质量ZnGeP_2 光参量振荡器激光系统腔型设计 |
| 3.3.1 非平面环形腔设计 |
| 3.3.2 四镜非平面环形谐振腔光场模式分布 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 高光束质量ZnGeP_2 光参量振荡器激光实验研究 |
| 4.1 ZnGeP_2 光参量振荡器泵浦源实验研究 |
| 4.1.1 高功率窄线宽Tm:YLF激光实验研究 |
| 4.1.2 高功率高光束质量Ho:YAG激光实验研究 |
| 4.2 Tm-Ho激光级联泵浦高光束质量ZnGeP_2 光参量振荡器激光实验研究 |
| 4.2.1 平平腔ZnGeP_2 光参量振荡器激光实验研究 |
| 4.2.2 高光束质量环形腔ZnGeP_2 光参量振荡器激光实验研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 论文创新点 |
| 5.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读博士学位期间发表的论文和专利 |
| 附录B 攻读博士学位期间参加的科研项目及获奖情况 |
| 致谢 |
（7）2μm波段非线性增益光纤激光器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤激光器的应用发展和技术概述 |
| 1.2 光纤非线性效应概述 |
| 1.3 2μm波段激光与激光器的研究 |
| 1.4 论文内容概述 |
| 第二章 2μm波段基于饱和吸收体的单纵模掺铥光纤激光器 |
| 2.1 掺铥光纤增益谱特性研究 |
| 2.1.1 铥元素的性质 |
| 2.1.2 铥离子的能级结构和泵浦方式 |
| 2.2 掺铥光纤激光器的基本结构和工作原理 |
| 2.3 2μm波段基于饱和吸收体的单纵模掺铥光纤激光器 |
| 2.3.1 饱和吸收体的原理分析 |
| 2.3.2 单纵模掺铥光纤激光器的设计方案 |
| 2.3.3 单纵模激光器实验结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于四波混频效应2μm波段宽可调多波长激光器的研究 |
| 3.1 2μm波段多波长激光器研究背景 |
| 3.2 二级掺铥光纤放大器 |
| 3.2.1 掺铥放大器结构图及器件介绍 |
| 3.2.2 掺铥光纤ASE影响因素的分析 |
| 3.3 2μm波段基于四波混频效应的多波长激光器 |
| 3.3.1 多波长激光器实验结构与工作原理 |
| 3.3.2 多波长激光器实验结果分析 |
| 3.3.3 多波长激光器稳定性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于脉冲调制的2μm波段高掺锗光纤参量振荡器 |
| 4.1 光参量振荡器的应用背景 |
| 4.2 光参量放大 |
| 4.3 基于高非线性光纤的光纤参量放大器 |
| 4.3.1 光纤参量放大器初始方案 |
| 4.3.2 光纤参量放大器改良方案 |
| 4.4 基于脉冲调制的2μm波段高掺锗光纤参量振荡器 |
| 4.4.1 基于脉冲调制的高非线性光纤光参量振荡器 |
| 4.4.2 高掺锗光纤 |
| 4.4.3 基于脉冲调制的高掺锗光纤参量振荡器 |
| 4.4.4 高掺锗光参量振荡器结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结与创新点 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（8）远红外固体激光器研究进展（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 常用非线性频率变换晶体 |
| 3 长波远红外激光器国内外研究现状 |
| 3.1 Cd Se长波红外光学参量振荡器 |
| 3.2 Zn GeP2长波红外光学参量振荡器 |
| 3.3 Ag Ga Se2、AgGa1-xInxSe2、Ag Ga S2长波红外光学参量振荡器 |
| 4 结束语 |
（9）3～5μm光参量振荡技术进展研究（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 光学参量振荡器产生中红外激光的原理 |
| 3 光学参量振荡器产生中红外激光输出的研究进展 |
| 3.1 3~5μm ZGP-OPO产生中红外激光输出的研究进展 |
| 3.2 3~5μm KTA-OPO产生中红外激光输出的研究进展 |
| 3.3 3~5μm PPLN-OPO产生中红外激光输出的研究进展 |
| 3.4 可调谐窄线宽OPO产生中红外激光输出的研究进展 |
| 4 结论 |
（10）光纤激光泵浦的连续波光参量振荡器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 非线性晶体概述 |
| 1.2.1 中红外波输出的非线性晶体 |
| 1.2.2 太赫兹波输出的非线性晶体 |
| 1.3 中红外连续波光参量振荡器概况 |
| 1.3.1 中红外连续波光参量振荡器国内外研究现状 |
| 1.3.2 中红外连续波光参量振荡器发展趋势 |
| 1.4 太赫兹波参量振荡器概况 |
| 1.4.1 TPO结构研究 |
| 1.4.2 TPO输出特性分析 |
| 1.4.3 级联太赫兹波参量振荡器 |
| 1.4.4 相关理论研究进展 |
| 1.5 论文的主要研究内容与结构安排 |
| 第二章 准相位匹配光参量振荡器基本理论与分析 |
| 2.1 光参量振荡器基本原理 |
| 2.2 非线性相互作用的耦合波方程 |
| 2.3 准相位匹配技术 |
| 2.4 Mg O:PPLN晶体的基本性质 |
| 2.4.1 晶体的光学特性 |
| 2.4.2 晶体的热膨胀系数 |
| 2.5 Mg O:PPLN－OPO运转特性分析 |
| 2.5.1 增益特性分析 |
| 2.5.2 阈值分析 |
| 2.5.3 转换效率分析 |
| 2.6 Mg O:PPLN－OPO线宽特性分析 |
| 2.6.1 泵浦源谱线宽度引起展宽 |
| 2.6.2 相位失配引起线宽 |
| 2.6.3 偏轴参量放大引起的线宽展宽 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 连续波光参量振荡器数值模拟与热效应分析 |
| 3.1 CW-SRO分析模型 |
| 3.2 连续波光参量振荡器数值模拟分析 |
| 3.2.1 腔镜信号光反射率对输出功率的影响 |
| 3.2.2 晶体长度对输出功率和转换效率的影响 |
| 3.2.3 相位失配对输出功率和转换效率的影响 |
| 3.2.4 光参量过程中的逆转换 |
| 3.3 连续波光参量振荡器热效应分析 |
| 3.3.1 晶体产生热效应简介 |
| 3.3.2 热分析模型 |
| 3.3.3 有限元分析模型 |
| 3.4 非线性晶体中参量光强度计算 |
| 3.5 非线性晶体温度场分析 |
| 3.5.1 温度场分布 |
| 3.5.2 晶体内各参量光对温升的影响 |
| 3.5.3 不同泵浦功率对温升的影响 |
| 3.6 热透镜效应分析 |
| 3.6.1 分析模型 |
| 3.6.2 分析结果与讨论 |
| 3.7 热致相位失配分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 光纤激光泵浦的中红外连续波光参量振荡器研究 |
| 4.1 中红外连续光学参量振荡器特性分析 |
| 4.1.1 Mg O:PPLN－OPO调谐特性分析 |
| 4.1.2 Mg O:PPLN－OPO增益线宽分析 |
| 4.1.3 Mg O:PPLN－OPO容差特性分析 |
| 4.2 高功率中红外连续光学参量振荡器实验研究 |
| 4.2.1 实验参数设计与分析 |
| 4.2.2 实验装置 |
| 4.2.3 实验结果与分析 |
| 4.3 不同谐振腔结构的中红外连续光学参量振荡器实验研究 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 实验设计与结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 级联光参量振荡过程理论研究 |
| 5.1 级联参量振荡的基本原理 |
| 5.2 级联参量振荡的耦合波方程 |
| 5.3 级联参量振荡阈值 |
| 5.4 输出功率与转换效率 |
| 5.5 计算结果分析 |
| 5.5.1 与已有实验结果对比分析 |
| 5.5.2 阈值计算分析 |
| 5.5.3 转换效率计算分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 级联光参量振荡过程实验研究 |
| 6.1 级联光参量振荡器特性分析 |
| 6.1.1 Mg O: PPLN在太赫兹波段的光学特性 |
| 6.1.2 级联光参量振荡器的调谐特性 |
| 6.2 实验方案与结果分析 |
| 6.3 级联连续波光参量振荡器应用分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 创新点总结 |
| 7.3 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
四、3～5μm中红外ZnGeP_2光参量振荡器输出功率达到0.7W（论文参考文献）
- [1]光学超晶格中红外光参量振荡器研究进展[J]. 聂鸿坤,宁建,张百涛,杨克建,赵刚,吕新杰,何京良. 中国激光, 2021(05)
- [2]非线性晶体应用于中长波红外固体激光器的研究进展[J]. 陈毅,刘高佑,王瑞雪,杨超,杨科,密淑一,戴通宇,段小明,姚宝权,鞠有伦,王月珠. 人工晶体学报, 2020(08)
- [3]高功率Ho：YAG振荡器及泵浦的中长波红外固体激光器研究[D]. 钱传鹏. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [4]高功率Ho:YAG MOPA及长波红外OPO激光系统研究[D]. 赵本瑞. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [5]中红外固体激光技术研究进展[J]. 周松,李茂忠,姜杰,康彬,王林,康民强,李剑彬,张帆,郑建刚,邓颖,崔旭东. 红外技术, 2019(05)
- [6]全固态高光束质量中红外ZnGeP2光参量振荡器研究[D]. 刘景良. 长春理工大学, 2019(01)
- [7]2μm波段非线性增益光纤激光器的研究[D]. 孔玉微. 杭州电子科技大学, 2019(01)
- [8]远红外固体激光器研究进展[J]. 温雅,吴春婷,袁泽锐,龚亮宇,金光勇. 中国光学, 2018(06)
- [9]3～5μm光参量振荡技术进展研究[J]. 董怡静,马秀华,李世光,朱小磊. 激光与光电子学进展, 2016(09)
- [10]光纤激光泵浦的连续波光参量振荡器研究[D]. 刘磊. 国防科学技术大学, 2013(11)