2.1μm光学参量振荡激光器的研究与设计

论文摘要

2μm激光对大气和烟雾的穿透能力强,在激光雷达、遥控传感及医学诊断方面显示出越来越广泛的应用前景。同时,2μm激光还是获得3-5μm光学参量振荡器的激光输出的理想的泵浦源。本文从理论和实验两方面对调Q脉冲Nd:YAG激光器泵浦光学参量振荡系统（即OPO系统）实现2.1μm波段的激光输出进行了研究。理论方面,从稳态耦合波方程出发,对光学参量振荡器的增益、阈值和转换效率等特性进行了系统的分析;对KTP晶体的相位匹配方式、有效非线性系数,切割角及走离角等参数进行了分析计算,设计光学参量振荡器系统。实验方面,分别对单程泵浦光束的OPO和具有返回泵浦光束的OPO进行实验研究,均实现了2.1μm脉冲激光输出。在单程泵浦光束的OPO实验中,输出光的中心波长为2126nm,且输出光脉宽与泵浦光脉宽相比明显变窄。在具有返回泵浦光束的OPO实验中,有效地降低了激光器的阈值,并分析了OPO腔长对参量振荡起振阈值及输出光能量的影响。此外,用KTA晶体代替KTP晶体作为参量振荡晶体,也实现了2.1μm脉冲激光输出。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 2μm波段激光器的发展状况
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 光学参量振荡器的理论研究
• 2.1 光学参量振荡器的基本原理
• 2.2 光学参量振荡中的三波互作用
• 2.3 OPO的分类
• 2.4 OPO的阈值分析
• 2.5 OPO的转换效率
• 2.6 本章小结
• 第三章 KTP晶体的非线性理论分析及计算
• 3.1 KTP的主要特性
• 3.2 KTP晶体的相位匹配条件
• 3.3 KTP晶体的有效非线性系数的计算
• 3.4 KTP晶体切割角的计算
• 3.5 KT甲晶体走离角的计算
• 3.6 实验系统的设计
• 第四章 2.1μm光学参量振荡器的实验研究
• 4.1 单程泵浦光束的光参量振荡器的实验研究
• 4.2 具有返回泵浦光束的光学参量振荡器的实验研究
• 4.3 不同晶体材料实现2.1μm激光输出的初步对比实验
• 4.4 本章小结
• 论文总结
• 致谢
• 参考文献