高效短脉冲宽带激光倍频技术研究

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1、中图分类号：UDC分类号：高效短脉冲宽带激光倍频技术研究作者姓名张新学院名称光电学院指导教师张恒利教授答辩委员会主席教授申请学位工学硕士学科专业电子科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年12月高效短脉冲宽带激光倍频技术研究张新2016年1月StudyontheTechnologyofHighEfficientSHGwithShortPulseBroadbandLaserCandidateName：ZhangXinSchoolorDepartment:SchoolofOptoelectronicsFacultyMentor:Prof.ZhangHe

2、ngliChair,ThesisCommittee：Prof.DegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：ElectronicScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefense：December，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或

3、证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：摘要调Q绿光激光器在工业、医疗等领域具有巨大的应用市场。但半导体泵浦固体激光器倍频产生的绿光价格较高。目前近红外调Q光纤激光器质量可靠，价格低廉，如果通过倍频技术实现有效的绿光输出，可大大降低成本。然而，光纤激光器带宽普遍较宽，受到倍频晶体色散的影响，倍频效率一般很低。本文针对调Q光纤激光器倍频产生绿光方案进行理论研究,主要内容如下：1、介绍了宽带谐波转换技术的发展历史及特点,指出无法对宽带激光进行高效谐波转换的主要原因,并对目前几种

4、宽带谐波转换技术方案进行对比,如光谱角色散方案,啁啾匹配方案,晶体级联方案和折返点匹配方案等。2、建立了中等强度宽带激光倍频物理模型,在充分考虑晶体色散的情况下，用龙格库塔法求解宽带高斯光束倍频耦合波方程，从而得到入射基频光的强度、带宽、聚焦光束尺寸、聚焦位置对倍频光谱和转换效率的影响。3、对BBO、LBO、KTP三种晶体进行比较，计算了三种晶体的允许参量、匹配方式以及倍频效率。结果表明LBO晶体最适合中等功率宽光谱光纤激光器的倍频。4、采用晶体级联和光谱角色散两种宽带倍频技术进行方案分析和参数优化，并与直接倍频方式进行对比。理论计算表明，晶体级联和光谱角色散方案

5、都能有效的提高倍频效率。其中，光谱角色散方案可以使基频光在整个光谱范围内达到相位匹配，理论上可以达到与窄带激光同样的倍频效率。关键词：宽带倍频；光谱角色散；晶体级联；倍频效率IAbstractQswithedgreenlaserhasahugeapplicationmarketinthefieldofindustry,medicaltreatmentandsoon.Butthepriceofgreenlaserproducedbyfrequencydoublingwithdiodepumpedsolidstatelaserisexpensive.Atpresent

6、,thenearinfraredQswitchedfiberlaserisreliableinqualityandlowinprice.Bydirectlyfrequencydoublingwithnearinfraredfiberlasertogenerategreenlightcangreatlysavethecost.However,thebandwidthofthefiberlaserisrelativelywide,andthefrequencydoublingefficiencyisgenerallyverylow.Inthiswork,atheore

7、ticalstudyofthemediumpowerbroadbandfrequencydoublingschemeiscarriedout.Themaincontentscanbeoutlinedasfollows:1.AbriefintroductiontomediumpowerbroadbandSHGhasbeenmade.Themainreasonforlowconversionefficiencywaspointedout.Generalmethodsofbroadbandharmonicconversiontechnologyarecompared,s

8、uchas