KTP参量振荡与电光调Q双功能器件的理论研究

论文摘要

KTP晶体是一种具有优良的非线性光学性质和电光性能的晶体。20世纪80年代中后期,KTP晶体的生长技术取得了大的进步,晶体的质量进一步提高。因此,KTP晶体已经可以广泛地用作激光器腔内外倍频材料。KTP晶体除了用作倍频材料外,在光参量振荡、和/差频、集成非线性光学、电光调制、方向耦合和光波导等方面也得到了很好的应用。Y. Hirano利用两块KTP晶体获得了倍频效率为65.2%,输出功率达131W的绿光；Huo Yujing等人实现了KTP晶体的腔内倍频和Q开关双重功能。到目前为止,尚未有KTP作为电光调Q和参量振荡晶体同时使用的报道,为了能使调Q参量器结构更加紧凑,可靠性更高；有利于减少腔内插入损耗,有利于提高效率,使器件更加小型化,有利于降低成本,易于形成产品。我们有必要将KTP晶体同时用作参量振荡和电光晶体进行研究。本文主要内容及创新如下：1简单介绍了电光调Q、声光调Q和可饱和吸收体调Q的基本原理,详细的讲述了晶体的电光效应及其应用。2介绍了单色平面波在非线性晶体中的传播,研究了单轴和双轴晶体中三波互作用的相位匹配及有效非线性系数的理论,并对典型的单轴和晶体的相位匹配及有效非线性系数进行了数值模拟和分析。3对KTP晶体同时用作参量振荡和电光晶体,在理论上推导计算进行参量作用和电光调Q时所需要的外加电压和相位匹配角,并对实现双功能的外加电压和切割角做了理论分析,并进行了数值模拟；双功能器件的研究对于实现电光调Q的参量振荡器的小型化有重要意义。对电光调Q工作方式、腔型泵浦方式、激光器和参量振荡器的谐振腔进行了实验设计和研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 KTP晶体振荡和电光调Q的研究现状
• 1.2 KTP晶体的结构性能
• 1.2.1 KTP的物理、化学特性
• 1.2.2 KTP的光学特性
• 1.2.3 KTP晶体的色散特性
• 1.2.4 KTP晶体的相位匹配和主要应用[
• 2 电光调Q理论分析
• 2.1 调Q的几种主要方式
• 2.1.1 电光调Q
• 2.1.2 声光调Q
• 2.1.3 可饱和吸收体调Q
• 2.2 晶体的电光效应
• 2.2.1 电致折射率变化
• 2.2.2 电光相位延迟
• 3 非线性光学晶体中三波互作用的相位匹配
• 3.1 单色平面波在非线性晶体中的传播
• 3.1.1 单色平面波在非线性单轴晶体中的传播
• 3.1.2 单色平面波在非线性双轴晶体中的传播
• 3.2 单轴晶体中三波互作用的相位匹配及非线性系数的理论与计算
• 3.2.1 单轴晶体中相位匹配
• 3.2.2 单轴晶体中的有效非线性系数
• 3.3. 负单轴晶体BBO的相位匹配与有效非线性系数计算
• 3.4 双轴晶体中三波互作用的相位匹配及非线性系数的理论与计算
• 3.4.1 双轴晶体中的相位匹配
• 3.4.2 双轴晶体中三波互作用的有效非线性系数deff的计算方法
• 3.5 典型双轴晶体中三波互作用相位匹配及其有效非线性系数计算
• 3.5.1 KTP晶体中三波互作用的有效非线性系数的计算
• 3.5.2 KTP晶体中倍频的相位匹配及分析
• 4 KTP晶体电光调Q和参量振荡器双功能器件的理论研究
• 4.1 KTP晶体的部分参数
• 4.2 KTP的光电效应
• 4.3 KTP相位匹配
• 4.4 LD泵浦电光调Q内腔参量振荡器的实验设计
• 4.5
• 4.5.1 泵浦方式的选择
• 4.5.2 声光调Q工作方式的选择
• 4.5.3 泵浦模块
• 4.5.4 LD侧面泵浦电光调Q内腔参量振荡器装置示意图
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间从事科学研究及发表论文情况情况