基于MgO-PPLN晶體的中紅外差頻產(chǎn)生激光光源研究.pdf

1、大量氣體分子的基帶吸收處于3-5微米波段且譜線密集，利用中紅外光波與物質(zhì)之間的相互作用規(guī)律可實(shí)現(xiàn)氣體的痕量檢測(cè)與分析?；跍?zhǔn)相位匹配差頻產(chǎn)生(DFG/QPM)技術(shù)的中紅外光源，因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)諧方便、室溫運(yùn)轉(zhuǎn)和無(wú)閾值限制等優(yōu)勢(shì)，已成為光譜檢測(cè)應(yīng)用的首選光源。本論文基于MgO∶PPLN晶體和QPM技術(shù)構(gòu)建了中紅外DFG光源系統(tǒng)，并研究了系統(tǒng)的寬帶調(diào)諧和多波長(zhǎng)輸出特性，具體研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　論文首先基于三波耦合方程和Q

2、PM理論，討論了差頻轉(zhuǎn)換物理過(guò)程。研究并確定了中紅外DFG激光光源的總體設(shè)計(jì)方案，通過(guò)對(duì)基頻光源、MgO∶PPLN非線性晶體、光學(xué)耦合和差頻產(chǎn)生等單元關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，構(gòu)建了中紅外DFG光源系統(tǒng)，獲得了中紅外單波長(zhǎng)差頻激光輸出;測(cè)試與分析了DFG系統(tǒng)的輸出性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，晶體溫度匹配帶寬約為4.8℃，泵浦光波長(zhǎng)匹配帶寬約為5.2nm，中紅外光源波長(zhǎng)調(diào)諧范圍可達(dá)到390nm，2小時(shí)內(nèi)輸出功率波動(dòng)小于1％。
　　為滿足多組分氣體

3、同步檢測(cè)應(yīng)用需求，論文還提出了一種新型的DFG多波長(zhǎng)中紅外激光光源的設(shè)計(jì)方案。采用MgO∶PPLN晶體溫度分段控制技術(shù)，獲得了具有多峰結(jié)構(gòu)的閑頻光QPM調(diào)諧曲線，并且通過(guò)改變分段晶體的溫度調(diào)控閑頻光QPM峰位置，實(shí)現(xiàn)了多波長(zhǎng)中紅外DFG光源的寬帶調(diào)諧輸出。
　　在以上中紅外DFG光源研究基礎(chǔ)上，論文對(duì)痕量氣體的高靈敏度檢測(cè)應(yīng)用進(jìn)行了初步探索。研究了氣體微弱吸收光譜信號(hào)的提取與處理方法，提出了一種基于DFG光源的氣體檢測(cè)系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)