連續(xù)波內(nèi)腔近紅外PPLN光學(xué)參量振蕩器及黃橙光源研究.pdf

1、1.4μm～1.6μm近紅外波在醫(yī)療、遠(yuǎn)距離遙感、空間通信、多普勒雷達(dá)以及工業(yè)、農(nóng)業(yè)和食品行業(yè)的光譜分析與檢測(cè)等方面有著廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著非線性晶體PPLN等的成熟及泵浦源的改進(jìn)，利用光學(xué)參量振蕩器（OPO）中的非線性頻率變換技術(shù)獲得1.4μm～1.6μm近紅外光源引起了專家們的極大興趣。另外，光譜范圍在580nm～620nm波段的黃橙光光源在光譜研究、生命科學(xué)、醫(yī)藥科學(xué)、材料科學(xué)、分子動(dòng)力學(xué)、天文學(xué)等方面具有重要應(yīng)用。目前，該波

2、段的全固態(tài)激光光源主要是利用頻率變換技術(shù)，通過(guò)倍頻、和頻、受激拉曼頻移的方法來(lái)獲得。 本論文主要設(shè)計(jì)并研制了連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的1.4μm～1.5μm可調(diào)諧近紅外光源和連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的604nm-624nm可調(diào)諧黃橙光光源。主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)歸納如下： 1.在分析了多模泵浦的內(nèi)腔單諧振光學(xué)參量振蕩器（ICSRO）的動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)信號(hào)光輸出功率特性提出了優(yōu)化方案，為實(shí)現(xiàn)高功率、高效率連續(xù)波輸出的近紅外內(nèi)腔OPO奠定了動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)。

3、 2.為實(shí)現(xiàn)高效率、高光束質(zhì)量、穩(wěn)定的近紅外內(nèi)腔OPO連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，利用光學(xué)諧振腔的圖解分析與設(shè)計(jì)方法對(duì)整個(gè)ICSRO進(jìn)行了詳細(xì)的熱穩(wěn)腔設(shè)計(jì)；同時(shí)為獲得調(diào)諧輸出，詳細(xì)計(jì)算了PPLN晶體的調(diào)諧曲線。 3.對(duì)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的近紅外ICSRO進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，以LD端面泵浦的Nd：YVO4激光器作為泵浦源，多周期的PPLN置于腔內(nèi)，國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)高效率連續(xù)波ICSRO信號(hào)光輸出，調(diào)諧范圍為1402nm～1513nm，其中在波長(zhǎng)1500nm處

4、獲得最大功率為820mW，最大的光光轉(zhuǎn)換效率為7.51％。 4.在和頻理論的基礎(chǔ)上，運(yùn)用角度相位匹配原理，通過(guò)詳細(xì)的計(jì)算，選出滿足和頻實(shí)驗(yàn)需求的最佳非線性晶體及其具體參數(shù)。 5.以ICSRO為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了兩種不同實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)利用其泵浦光與信號(hào)光腔內(nèi)和頻，產(chǎn)生連續(xù)波、可調(diào)諧黃橙光輸出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并已經(jīng)利用第一種方案獲得604nm～624nm連續(xù)波、可調(diào)諧黃橙光輸出，其中在624nm處獲得了最大輸出功率為120mW的黃橙光輸