基于KTiOAsO4晶体的级联光参量振荡激光研究

基于KTiOAsO4晶体的级联光参量振荡激光研究

论文摘要

光参量振荡器(OPO)具有调谐范围宽、转换效率高和结构紧凑等优点,成为非线性光学领域的研究热点和重要研究方向。通过光参量振荡器的级联过程,能够进一步拓展激光器的光谱范围,为实现新波段中红外激光输出提供了一种新的技术手段。利用高质量的非线性光学晶体,可以极大地提升级联光参量振荡器的效率。砷酸钛氧钾(KTiOAsO4,KTA)晶体不仅具有损伤阈值高,非线性系数大、物化性能稳定等特点,而且采用非临界相位匹配时无走离效应,是级联光参量振荡器的理想非线性光学晶体。本文采用KTA晶体作为非线性光学晶体、不同掺钕离子固体激光器作为抽运源,对自级联光参量振荡器的输出特性进行了研究。本文的主要研究工作如下:1.采用1064 nm Nd:YVO4调Q激光泵浦KTA自级联OPO实现2.59μm激光输出。实验选择发射截面大的Nd:YVO4晶体作为激光晶体,其有利于提高OPO过程的转换效率。在8.7 W入射抽运功率和60 kHz重复频率下,获得445 mW的2.59μm二阶信号光输出。2.采用1047 nm Nd:YLF调Q激光泵浦KTA自级联OPO实现2.50μm激光输出。Nd:YLF晶体具有独特的负透镜效应,能够有效改善由热效应在腔内引起的模式失配,而且其较长的上能级荧光寿命有利于低重复频率下获得较高的单脉冲能量。在9.7 W入射抽运功率和15 kHz率重复频率下,获得605 mW的2.50μm二阶信号光输出,单脉冲能量可达40μJ。3.采用1080 nm Nd:YAP调Q激光泵浦KTA自级联OPO实现2.67μm激光输出。Nd:YAP晶体具有较好热导性能和机械性能,能够在高泵浦功率下实现有效运转。实验使用Nd:YAP晶体作为激光晶体,在12.4 W入射抽运功率和20 kHz重复频率下,获得330 mW的2.67μm二阶信号光输出。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 非线性光学频率变换的发展
  •   1.2 光参量振荡器的发展现状
  •     1.2.1 光参量振荡器发展历程
  •     1.2.2 基于KTA-OPO的研究现状
  •     1.2.3 级联光参量过程的研究现状
  •   1.3 本文的意义及研究内容
  • 第二章 级联光参量振荡器理论研究
  •   2.1 光参量振荡器
  •     2.1.1 光参量振荡器的基本原理
  •     2.1.2 三波相互作用的耦合波方程
  •   2.2 级联光参量振荡器的基本原理
  •   2.3 本章小结
  • 第三章 激光增益介质和非线性光学晶体
  •   3.1 激光增益介质的选择
  • 4 晶体的特性'>    3.1.1 Nd:YVO4晶体的特性
  •     3.1.2 Nd:YLF晶体的特性
  •     3.1.3 Nd:YAP晶体的特性
  •   3.2 KTA晶体的特性
  •     3.2.1 KTA晶体的物光特性
  •     3.2.2 KTA晶体的相位匹配方式
  •   3.3 本章小结
  • 第四章 KTA晶体的自级联光参量振荡器研究
  •   4.1 基于KTA晶体自级联OPO实验技术方案
  • 4/KTA自级联OPO2.59μm激光研究'>  4.2 Nd:YVO4/KTA自级联OPO2.59μm激光研究
  • 4/KTA自级联OPO实验设计'>    4.2.1 Nd:YVO4/KTA自级联OPO实验设计
  •     4.2.2 实验结果与分析
  •   4.3 Nd:YLF/KTA自级联OPO2.50μm激光研究
  •     4.3.1 Nd:YLF/KTA自级联OPO实验设计
  •     4.3.2 实验结果与分析
  •   4.4 Nd:YAP/KTA自级联OPO2.67μm激光研究
  •     4.4.1 Nd:YAP/KTA自级联OPO实验设计
  •     4.4.2 实验结果与分析
  •   4.5 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文目录
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 张静

    导师: 段延敏

    关键词: 非线性光学频率变换,光参量振荡器,级联光参量振荡器,晶体,非临界相位匹配

    来源: 温州大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

    专业: 物理学,物理学,化学,无线电电子学,无线电电子学

    单位: 温州大学

    分类号: TN24;TN753.91;O734

    总页数: 56

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