基于陡前沿泵浦光的高效率OPO激光技术研究.pdf

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1、硕士学位论文基于陡前沿泵浦光的高效率OPO激光技术研究HIGH-EFFICIENCYOPOLASERTECHNOLOGYBASEDONSTEEPFRONT-EDGEPUMPLIGHT陈科雨哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O437.4学校代码10213国际图书分类号：535密级：公开工学硕士学位论文基于陡前沿泵浦光的高效率OPO激光技术研究硕士研究生：陈科雨导师：王雨雷教授申请学位：工学硕士学科、专业：物理电子学所在单位：电子科学与技术系答辩日期：2018年6月25日授予学位单位：哈尔

2、滨工业大学ClassifiedIndex:O437.4U.D.C:535DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringHIGH-EFFICIENCYOPOLASERTECHNOLOGYBASEDONSTEEPFRONT-EDGEPUMPLIGHTCandidate：KeyuChenSupervisor：Prof.YuleiWangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PhysicalE

3、lectronicskAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June25th,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要光参量振荡器（OpticalParametricOscillator,OPO）是一个振荡在光频域的参量振荡器，它利用二阶非线性效应对入射激光进行频率转换，通过改变非线性晶体的参数可以得到不同波长的激光输出。随着研

4、究者们对OPO不断的深入研究，OPO的理论和技术已经有了很大的进展；本文选择OPO输出波长为800nm，因为800nm波段的激光在激光医疗、太赫兹等领域有广泛的应用，而且通常的800nm激光获取技术成本高昂。然而采用一般的OPO技术路线已经很难再将OPO的转换效率进行提高，难以达到科学研究和工程应用的需求。本文采用Nd:YAG被动调Q脉冲激光器，输出脉冲经受激布里渊散射技术（stimulatedBrillouinscattering,SBS）整形为陡前沿缓后沿的脉冲，将其经过倍频之后产生532n

5、m的脉冲作为OPO的泵浦脉冲，最终利用OPO输出800nm的激光脉冲；下面是本文研究的主要内容。1.推导出了OPO过程的耦合波方程组，然后以OPO的耦合波方程为基础，推导出了OPO振荡阈值公式，分析了影响OPO振荡阈值的因素；接下来介绍了相位匹配理论以及相位匹配的方式；然后介绍了SBS理论并推导出SBS过程的理论计算模型。2.进行了产生800nm激光所需KTP晶体参数的计算，计算了KTP晶体的相位匹配角度、有效非线性系数以及对应的晶体的走离角；然后利用计算得到的参数进行了OPO的仿真，仿真过程通

6、过改变泵浦光的脉宽、OPO输出镜的透过率、OPO腔长以及KTP晶体的长度研究OPO输出信号光能量以及OPO能量转换效率的变化情况。然后利用FC-770为SBS介质，采用单池压缩结构进行了SBS脉冲压缩的仿真，压缩脉宽可以在纳秒范围内通过泵浦能量调节，能量转换效率也非常可观。3.进行了高斯脉冲泵浦OPO和SBS整形得到的陡前沿泵浦OPO的实验研究，陡前脉冲泵浦OPO实验中使用透过率为20%的OPO输出镜得到最大的信号能量为23.43mJ，对应的OPO能量转换效率为34.3%；与高斯脉冲泵浦OPO的

7、实验相比，OPO振荡阈值降低了，同时能量转换效率提高了约10%。关键词：光学参量振荡器；受激布里渊散射技术；陡前沿脉冲；800nmI哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheOpticalParametricOscillator(OPO)isaparametricoscillatorthatoscillatesintheopticalfrequencydomain.Itusesasecond-ordernonlineareffecttoperformfrequencyconversio

8、nontheincidentlaser.Differentwavelengthscanbeobtainedbychangingtheparametersofthenonlinearcrystal.WiththecontinuousresearchofOPObyresearchers,thetheoryandtechnologyofOPOhavemadegreatprogress.ThisarticlechoosestheOPOoutputwavelengthtobe800nm,becauseth