固体相干反斯托克斯拉曼频移器理论的研究

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1、烟台大学硕士学位论文固体相干反斯托克斯拉曼频移器理论研究研究生姓名：林绍杰姓名：林绍杰申请学位级别：硕士专业：光学指导教师：丁双红2011-03烟台大学硕士学位论文摘要利用相干反斯托克斯拉曼散射能够实现频率上转换，产生具有应用价值的相干光，进一步扩展相干光谱范围。现有文献的实验报道大多数是利用气体拉曼介质，所获得的相干反斯托克斯光在光束质量、方向性和转化效率方面都很差。目前研究利用拉曼晶体获得相干反斯托克斯光的报道相对较少。本论文以波动方程和受激拉曼散射的物质方程为基础，考虑高至二阶斯托克斯光和损耗

2、项，采用斯托克斯光种子法建立了固体相干反斯托克斯拉曼频移器的归一化耦合波方程，另一方面，考虑后向受激拉曼散射的影响，建立了外腔式固体相干反斯托克斯拉曼频移器的归一化耦合波方程。在脉冲泵浦条件下分析了归一化变量对这两类固体拉曼频移器的影响，并作出了一系列相应的曲线，由所得的曲线估算了各归一化变量的合理取值范围。本文通过理论计算，选取合适的参数，数值模拟得到以拉曼晶体作为拉曼介质，在ΔK=0时，通过增大斯托克斯光种子能量来打破拉曼增益抑制的影响，其转化效率可达到峰值为44%，而利用外腔式结构，考虑到后向

3、拉曼散射的影响，通过优化输入镜和输出镜的反射率，反斯托克斯光转化效率也可达到峰值为13.3%。以上说明，说明具有增益系数高、结构紧凑等优点的固体相干反斯托克斯拉曼频移器，可以实现反斯托克斯光高效率的转化。其次本论文对Nd:YVO4晶体激光特性进行了实验研究。我们实验了输出镜反射率分别为90%和70%条件下，研究了在不同的脉冲重复率条件下，基频光的脉冲能量和脉冲宽度随泵浦功率的变化关系。总结了脉冲重复率的大小以及谐振腔的长度对基频光的影响。关键词：固体拉曼激光器，拉曼晶体，相干反斯托克斯，斯托克斯光种

4、子法，脉冲泵浦，相位失配，四波混频I烟台大学硕士学位论文AbstractThefrequencyup-conversioncanbeachievedtoexpandthecoherentspectrumscopeandtogeneratecoherentlightofimportantapplicationsbythecoherentanti-StokesRamanscattering.Uptonow,gasRamanmediaisadoptedinmostcoherentanti-StokesRa

5、manscattering(CARS)experiments,butconversionefficiencyoftheanti-Stokesoutputarepoorintheexperiments.Inthispaper,basedonthewaveequationandStimulatedRamanScatteringmaterialequations,withuptosecondStokesandlossofitemstobeconsidered,andtheStokesseedmethodt

6、obeused,thenormalizedcoupled-waveequationsforsolid-stateCoherentAnti-StokesRamanshifersarededucedtoresearchtheanti-Stokesconversionefficiency.Ontheotherside,thebackwardscatteringtobeconsidered,thenormalizedequationsforextracavitysolid-stateCoherentAnti

7、-StokesRamanshifersarededuced.Thenumericalcalculationsarecarriedouttoillustratetheeffectsofthenormalizedvariablesontheperformanceofthetwosolid-stateCoherentAnti-StokesRamanshifersinthepulsepumpingregime,andseveralcurvesaregenerated.Thevaluesofthesevari

8、ablesareestimatedfromthesecurves.Theresultsareshownthatthehighestanti-Stokesconversionefficiencyof44%couldbeachievedinthephase-matchedcasebyenhancingtheenergyoftheStokesseedbeam.Also,thebackwardscatteringtobeconsidered,thehighestanti-St