LD共振泵浦内腔MgO_PPLN中红外光参量振荡器研究

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1、学号：S15010010硕士学位论文LD共振泵浦内腔MgO:PPLN中红外光参量振荡器研究研究生姓名：邢爽学科、专业：物理学二○一八年六月分类号：TN248.1密级：可交流UDC：编号：LD共振泵浦内腔MgO:PPLN中红外光参量振荡器研究THERESEARCHOFINTRA-CAVITYMgO:PPLNMID-INFRAREDOPTICALPARAMETRICOSCILLATORUNDERLDIN-BANDPUMPING学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科专业名称及代码：物理学（070200

2、）研究方向：激光及其与物质相互作用申请学位级别：硕士指导教师：金光勇研究生：邢爽论文起止时间：2016.10—2018.04III摘要3-5µm中红外激光在军事对抗、激光雷达、光谱分析、激光通信等军用和民用领域均具有重要的研究价值和科研前景，是近年来激光技术众多研究分支中备受关注一个领域，具有重大意义。准相位匹配光参量振荡器(Quasi-phase-matchingOpticalParametricOscillator,QPM-OPO)利用非线性光学频率变换技术，可获得高功率可调谐该波段激光。本论文针对如何

3、提高参量光输出功率及转换效率问题，使用激光二极管(LaserDiode,LD)端面抽运Nd:YVO4激光器方法产生的基频光，泵浦非线性掺MgO周期极化PPLN晶体(MgO:PPLN)，开展LD共振泵浦内腔光参量振荡器的研究，具体工作内容归纳如下：理论方面：分析了准相位匹配技术以及光参量振荡技术的工作原理和性质，模拟了MgO:PPLN温度调谐和周期调谐的理论曲线。根据内腔OPO动力学基本模型，进行了内腔OPO调Q状态下动力学过程分析。研究了热效应对阈值的影响，以及影响转换效率的因素。分别对808nm、880n

4、mLD泵浦Nd:YVO4晶体中热应力、热负载等与热相关的参数进行理论分析和模拟。设计方面：构建了泵浦基频光谐振子腔与OPO振荡参量光折腔结构，两个子腔在非线性晶体相互作用部分叠加重合，形成复合型谐振结构，分别对1064nm基频光和OPO参量光进行谐振腔设计优化和光束传播情况模拟，最后将子腔相结合，确定了最佳整体腔型参数。实验方面：进行LD泵浦内腔光参量振荡器的实验研究，分别开展808nm和880nmLD泵浦内腔OPO实验。在808nmLD泵浦状态下实现了2780.8~4180.5nm中红外激光宽范围连续调谐

5、输出，且输出波长与调谐理论模拟结果相符。之后，进行了808nmLD泵浦内腔调Q-OPO实验，得到1.12W的4.18μm闲频光输出。利用880nmLD共振泵浦，分别在1.4-1.7μm@T=40%和高反HR的情况下进行内腔调Q-OPO实验，最终获得1.65W的4.1μm激光输出，单脉冲能量55μJ，单脉冲峰值功率5.25kW，对逆转换现象和脉宽图像进行分析。最后，对比808nm/880nmLD泵浦下参量光输出特性，根据实验结果情况，明确共振泵浦优势。关键词：共振泵浦中红外准相位匹配热效应内腔调Q光学参量振荡

6、器IIIABSTRACTHigh-powertunablemid-infrared(3-5μm)lasershaveimportantresearchvalueandresearchprospectsinthemilitaryandcivilianfieldssuchasmilitaryconfrontation,laserradar,spectralanalysis,andlasercommunications.TheQuasi-phase-matchingOpticalParametricOscilla

7、tor(QPM-OPO)basedonanonlinearopticalfrequencyconversiontechniquecanobtainhigh-powertunablelaserinthisband.Inthisdissertation,thelaserdiode(LD)end-pumpedNd:YVO4laserisusedasthepumpsource,andthecrystal(MgO:PPLN)isusedasthenonlinearmediumtoimprovetheoutputpow

8、erandconversionefficiencyofmid-infraredparameters.TheLDresonantpumpedintra-cavityOPOwasdeveloped.Thespecificworkissummarizedasfollows:Theoreticalaspects:Theworkingprinciplesandpropertiesofquasi-phasematchingt