全固态激光器抽运pprta光参量振荡器特性的研究

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1、摘要课题研究来源于北京市自然科学基金项目。论文对基于周期极化砷酸钛氧铷(PPRTA)晶体的准相位匹配光学参量振荡器(QPM—OPO)的特性进行了深入的理论分析。基于周期极化晶体的QPM—OPO产生的宽带可调谐近、中红外波段光源，在激光通信、大气环境监测、激光医疗、航空航天等诸多领域都有着十分广泛的应用前景。采用周期极化晶体实现QPM-OPO是获得高效高输出功率近、中红外可调谐光源的有效途径。因此，对本课题的研究不仅具有一定的理论价值，而且具有很强的实用意义。论文研究的内容主要围绕着以下几个方面：1．阐述了课题研究的背景和意义。对全固态激光器、准相位匹配技术和周期极化晶体光学参

2、量振荡器的国内外研究进展作了简要的概述。阐述了适合半导体激光器(LD)抽运的掺Yb”激光晶体的特性以及基于PPRTA晶体的光学参量振荡器的国内外研究进展。2．详细讨论了Yb：YAG激光晶体的能级结构和光学特性，通过建立准三能级激光系统的理论模型，得到了稳态条件下Yb：YAG全固态激光器的输出特性。利用MATLAB程序语言对其进行了数值模拟计算，对其结果进行了全面的分析。3．论述了QPM技术和OPO运转的基本原理，以单谐振OPO(SRO)为例，对OPM-OPO的抽运阙值和转换效率进行了分析。通过数值模拟计算，讨论了增益介质长度、输出镜反射率、循环占空比和信号光波长对参量振荡的阈

3、值的影响以及增益介质长度、循环占空比和输入的抽运光强度超过SRO起振的抽运光阈值强度的倍数对转换效率的影响。4．详细介绍了新型非线性光学晶体RTA的晶体结构和光学特性，并与KTP晶体和LN晶体作了简单的比较。基于周期极化晶体的Sellmeier方程和准相位匹配理论，对周期极化晶体的倍频容差特性和准相位匹配光学参量振荡器的参量调谐特性与容差特性进行了理论分析。通过MATLAB数值模拟计算，获得了PPRTA晶体的极化反转光栅周期、晶体温度和基频光波长等参量的倍频容差特性的理论调谐曲线，并且与PPKTP晶体和PPLN晶体的倍频容差调谐特性进行了比较；得到-I一北京工业大学硕士学位论

4、文了基于PPRTA晶体光学参量振荡的调谐特性与极化反转光栅周期、晶体温度和抽运光波长等参量的理论关系曲线。并且与基于PPKTP晶体和PPLN晶体光参量振荡的倍频容差特性和参量调谐特性进行了比较，对上述三种晶体的参量调谐特性的区别进行了分析，得出了PPRTA晶体的参量调谐特性优于PPKTP晶体和PPLN晶体的结论，与国外已报道的实验数据相吻合。证实了PPRTA晶体是一种可以产生可调谐近、中红外光的较为理想的准相位匹配非线性光学晶体。关键词光学参量振荡器(oPO)；Yb：YAG晶体；全固态激光器；准三能级；周期极化砷酸钛氧铷(PPRTA)；准相位匹配(QPM)；参量调谐特性—Ⅱ一

5、AbstractThisthesishasfocusedin-depthresearch,supportedbyBeijingNatureFoundation,onthetheoryinquasi-phase-matchedopticalparametricoscillator(QPM一0P0)basedonperiodicallypoledRbTiOAsO_‘(PPRTA)．ThetunablebroMbandofnearandmid-infraredlightsourcegeneratedbyQPM—OPObasedonperiodicallypoledcrystalha

6、sbroadprospectsfortheapplicationintherealmoflasercommunication,atmosphereenvironmentalmonitoring，lasermedicalueatme虬aviationandaerospace，etc．．ItisalleffectivemenastoemployperiodicallypoledcrystalstoaccomplishQPM—OPo’sforobtaininghi曲effectiveandllighoutputpowertunablebroadbandofnearandmid—in

7、fraredlightsource．Therefore．thisresearchhasnotonlydefinitetheoreticalworthbutalsostrongpracticalmeaning．Followingemphaseshavebeenincludedinthisthesis：1．Thebackgroundandsignificanceofresearchhavebeenexpounded．Thedomesticandoverseasdevelopmentsofall—solid-