本文關鍵詞：基于光學超晶格的皮秒脈沖寬調諧激光器，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近紅外到中紅外波段激光在大氣通訊、環(huán)境監(jiān)測、軍事、醫(yī)療等領域應用廣泛。特別的,皮秒脈沖可調諧激光器由于其短脈沖與寬波長可調諧特性,在光譜分析、激光雷達等領域具有極大的應用前景,市場需要實用的皮秒可調諧激光光源。光學參量振蕩(OPO)是一種良好的獲得近紅外到中紅外波段可調諧激光的方法.近年來有諸多課題組在實驗室條件下研究了更高效、更寬調諧范圍的皮秒脈沖可調諧激光。本論文從獲得穩(wěn)定可靠的皮秒脈沖寬調諧激光光源出發(fā),利用基于光學超晶格的OPO技術對近紅外到中紅外波段皮秒脈沖寬調諧激光器進行了深入研究,研制出了實用穩(wěn)定的連續(xù)可調的皮秒脈沖寬調諧激光器,輸出功率可達W級,為實際應用提供了可靠的光源。本文還針對難以獲得高功率的3.8um長波長激光,設計了皮秒脈沖級聯(lián)OPO—OPA過程,大大提高了長波長皮秒脈沖激光的轉換效率。本論文的主要內容如下：1、基于光學超晶格OPO原理設計了皮秒脈沖寬調諧激光器,激光器結構緊湊,且具有較高的環(huán)境適應性。2、基于一塊8通道的MgO:PPLN晶體,獲得了在1.5um—4.3um波長范圍內連續(xù)可調諧輸出的皮秒脈沖激光,最高輸出可達5W,全波段輸出可達W級。通過自行搭建光束質量測量儀與脈寬測量裝置測得激光器輸出光束質量優(yōu)異,脈沖寬度約為21ps。該激光器具有良好的穩(wěn)定性,經歷了1000小時運行無故障。3、設計了級聯(lián)晶體,利用級聯(lián)OPO—OPA過程產生高效率皮秒脈7中長波長激光,克服了OPO過程在長波長不易獲得高效率、高功率激光的局限。在17.2W泵浦時,得到了2.2W的3.87um激光,相較于同等條件下僅有1.3W3.87um的普通OPO過程,光輸出功率增強了69.2%。基于該級聯(lián)過程產生的皮秒脈沖3.8um激光相較于普通OPO過程,理論量子效率可達到200%,本級聯(lián)OPO—OPA過程為獲得高功率、高效率長波長皮秒脈沖激光提供了一種可行的方案。
【關鍵詞】：皮秒 寬調諧 中紅外 光學超晶格 光學參量振蕩器 同步泵浦
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN248
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 中紅外激光的應用與產生方式9-11
• 1.1.1 中紅外激光的應用9-11
• 1.1.2 中紅外激光的產生方式11
• 1.2 皮秒同步泵浦光學參量振蕩器的發(fā)展11-13
• 1.2.1 同步泵浦光學參量振蕩器簡介11-12
• 1.2.2 基于光學超晶格的同步泵浦超短脈沖激光12-13
• 1.3 本課題研究背景與內容13-15
• 1.3.1 本課題的研究背景13
• 1.3.2 本課題的研究內容13-15
• 第二章 原理介紹15-31
• 2.1 耦合波方程15-18
• 2.1.1 三波耦合波方程15-16
• 2.1.2 光學二次諧波產生16-17
• 2.1.3 光學參量振蕩17-18
• 2.2 位相匹配理論18-22
• 2.2.1 雙折射位相匹配19-21
• 2.2.2 準位相匹配(QPM)21-22
• 2.3 同步泵浦技術22-23
• 2.4 皮秒脈沖寬調諧激光器參數設計23-29
• 2.4.1 非線性晶體設計23-26
• 2.4.2 諧振腔設計26-29
• 2.5 本章小結29-31
• 第三章 激光器結構與參數31-53
• 3.1 激光器結構31-36
• 3.1.1 光路結構31-34
• 3.1.2 OPO腔長匹配34-35
• 3.1.3 晶體通道切換35-36
• 3.1.4 激光器工程設計36
• 3.2 激光器參數表征與測量36-51
• 3.2.1 激光輸出功率與波長調諧36-40
• 3.2.2 光束質量40-44
• 3.2.3 脈沖寬度44-47
• 3.2.4 長時間穩(wěn)定性47-51
• 3.3 本章小結51-53
• 第四章 皮秒級聯(lián)增強產生3.8um激光53-59
• 4.1 3.8um激光的理論轉換效率53
• 4.2 皮秒OPO-OPA級聯(lián)過程設計53-55
• 4.3 皮秒OPO-OPA級聯(lián)過程實驗結果55-58
• 4.4 本章小結58-59
• 第五章 總結與展望59-61
• 5.1 本文工作總結59-60
• 5.2 未來工作展望60-61
• 參考文獻61-67
• 作者在研究生期間取得的學術成果67-69
• 致謝69-71

【參考文獻】

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本文編號：285916