ZnGeP-,2-中紅外激光器的特性研究.pdf

1、課題來源于北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目(4062008)。論文對(duì)基于ZnGeP2(ZGP)晶體的中紅外OPO-DFG系統(tǒng)所產(chǎn)生的可調(diào)諧輸出特性進(jìn)行了深入的理論分析。 基于中紅外激光晶體材料對(duì)激光進(jìn)行頻率變換產(chǎn)生的寬帶可調(diào)諧中紅外波段光源，在軍事領(lǐng)域以及在環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)藥等民生領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用前景。采用中紅外激光晶體材料的光參量變頻過程(如OPO、DFG)是獲得寬帶可調(diào)諧中紅外光源的主要有效途徑。因此，本課題的研究不僅具有一定的

2、理論價(jià)值，而且也具有較強(qiáng)的實(shí)用意義。論文主要圍繞著以下三個(gè)方面展開： 1.闡述了課題研究的背景和意義。對(duì)中紅外光源在軍用民需領(lǐng)域的應(yīng)用做了簡(jiǎn)單的介紹。介紹了目前常用的適合于中紅外波段的非線性晶體材料。闡述了OPO技術(shù)的發(fā)展歷史以及利用OPO和DFG技術(shù)獲得中紅外激光輸出的研究狀況。 2.詳細(xì)討論了Yb：YAG激光晶體的能級(jí)結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性，通過建立準(zhǔn)三能級(jí)調(diào)Q激光系統(tǒng)的理論模型，得到了調(diào)Q Yb：YAG全固態(tài)激光器的輸出特

3、性。利用MATLAB程序語言對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了分析。 3.以三波耦合方程為出發(fā)點(diǎn)，介紹了角度相位匹配的基本原理以及正負(fù)單軸晶體的I、II類相位匹配。介紹了OPO和DFG運(yùn)轉(zhuǎn)的基本原理并對(duì)二者的異同進(jìn)行了分析比較?；谥屑t外激光晶體材料的Sellmeier色散方程和角度相位匹配理論，對(duì)中紅外激光晶體材料的光學(xué)特性以及DFG過程的調(diào)諧特性、允許參量及走離角度、線寬特性以及轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行了理論上的分析。通過MATL

4、AB數(shù)值模擬計(jì)算，獲得了ZGP晶體的折射率色散曲線，以及其在DFG過程中的有效非線性系數(shù)、角度調(diào)諧、允許角以及走離角等理論曲線，并且與AgGaSe2(AGSe)和AgGaS2(AGS)晶體的相應(yīng)曲線進(jìn)行了比較；得到了ZGP晶體抽運(yùn)光線寬對(duì)DFG輸出光線寬影響以及抽運(yùn)光強(qiáng)度、晶體長(zhǎng)度、相位失配對(duì)轉(zhuǎn)換效率影響的理論曲線，同時(shí)與另外兩種晶體相應(yīng)曲線進(jìn)行了比較。經(jīng)過對(duì)三種晶體進(jìn)行比較分析，我們得出結(jié)論：在DFG產(chǎn)生可調(diào)中紅外輸出的特性上，ZGP