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中红外光参量振荡器及其应用技术的研究

光参量振荡器由于具有调谐范围宽、效率高、结构简单、工作可靠等特点,是获得宽带可调谐、高相干辐射光源和新波段激光系统的重要途径。尤其是近年来,随着一批新型优质非线性光学晶体的发明、成熟和大量应用,以及非线性光学频率变换和可调谐激光技术的飞速发展,在光参量振荡器及其应用技术这一研究领域取得了不少十分重要的突破,其主要应用领域已包括:环境监测、遥感、医疗诊断和治疗、激光光谱学研究、材料处理、数据通信、光电测量、激光测距、激光雷达、红外对抗等。因此,光参量振荡器及其应用技术的研究已发展成为一门交叉学科,并展现出它越来越独特的魅力。本论文对光参量振荡器及其应用技术进行了研究,主要的研究工作包括以下几个方面:一、广泛调研了国内外中红外光参量振荡器的研究现状和发展趋向,明确了自身研究工作的重点和发展方向。二、对光参量振荡器中三波互作用的基本理论进行了分析,对其特性参数进行了计算,给出了光参量振荡过程的模型和耦合波方程,并对非临界相位匹配和准相  (本文共165页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国工程物理研究院
中国工程物理研究院

中红外PPLN光参量振荡技术研究

中红外激光(3-5μm)有着广泛的应用背景。中红外光参量振荡技术(OPO)具有波长调谐范围宽、结构简单紧凑、能实现高功率或高能量输出等优点。周期极化铌酸锂晶体(PPLN)由于其非线性系数大、通光范围宽、波长调谐方式多样等优点逐渐成为国内外研究的热点。目前,PPLN-OPO输出的中红外激光平均功率已经达到十瓦量级,单脉冲能量也达到百毫焦量级,在中红外OPO领域处于领先地位。论文对中红外PPLN-OPO开展了较为全面的理论和实验研究。研究了PPLN晶体热膨胀效应对OPO输出波长的影响。理论计算了PPLN-OPO的波长调谐曲线,详细分析了光参量振荡技术线宽展宽的原理。通过改变晶体的温度,实现了PPLN-OPO输出波长连续、高精度、宽范围的调谐。当极化周期为31.2μm的PPLN晶体温度变化范围为25-200°C时,OPO输出的闲频光波长调谐范围为2.65-3.12μm,相应的信号光波长调谐范围为1.61-1.78μm,平均调谐精度达到...  (本文共93页) 本文目录 | 阅读全文>>

长春理工大学
长春理工大学

1064nm主振荡功率放大泵浦PPMgLN中红外光学参量振荡器研究

高重频、纳秒级可调谐中红外(3-5μm)激光在军事对抗、大气环境监测等军民领域有着广泛的应用,是近年来激光技术的一个重要研究分支。以高重频、窄脉宽1064nm主振荡功率放大(MOPA)泵浦的PPMgLN光参量振荡器(OPO)是一种提高中红外激光运转重频、压窄脉宽、实现高功率输出的有效方法,该方面的研究对于中红外激光器的发展有着重要的指导意义。本论文以准相位匹配和光参量振荡技术理论研究为切入点,分析了高重频、窄脉宽中红外激光转换效率提升的影响因素,重点开展了1064nm-MOPA泵浦结构设计与PPMgLN-OPO器件参数优化,最终实现了高重频、窄脉宽、可调谐中红外激光稳定输出。具体开展的研究工作和取得的主要研究成果如下:理论方面:从准相位匹配和光参量振荡原理出发,推导了涵盖偏振态变化的三波互作用耦合方程,分析了偏振态耦合和逆转换问题对准相位匹配光参量振荡器转换效率的影响;基于PPMgLN极化晶体,对PPMgLN-OPO的不同调谐方...  (本文共114页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

基于MgO:PPLN的中红外光学参量振荡器泵浦特性研究

随着光电信息技术的快速发展,3~5μm波段中红外光源对光谱学、遥感技术、激光通信等领域具有重要的应用价值和广阔的科研前景,开展该波段激光器的研究具有重要意义。调研发现,基于光参量振荡器(Optical Parametric Oscillator,OPO)的中红外激光输出方式具有全固态激光器的体积小、重量轻、性能稳定、可靠性好、光束质量好等优点,同时具有OPO激光可调谐光谱范围宽的优势。鉴于此,依托实验室中红外激光器项目,本课题将使用光纤激光器开展基于Mg O:PPLN晶体的中红外光参量振荡器的研究工作,着重分析如何通过合理的光学设计来获得更高效、更稳定的中红外激光器样机,工作内容具体如下:(1)调研了中红外激光器的实现方式和国内外研究现状,在此基础上确立以OPO方式实现中红外输出的技术途径。结合非线性光学建立光学参量振荡器的理论基础,对比不同的谐振腔并使用Code V设计仿真OPO光学系统结构。(2)基于OPO光斑聚焦参数与阈值...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

宽带连续可调谐的中红外激光器研究

光参量振荡器是产生宽带连续可调谐的中红外激光的一种非常重要的手段,它能够将一个泵浦激光转换为相干输出的信号光和闲频光,且可以在较宽的频率范围内实现连续可调谐输出。另外,光参量振荡器除了可以实现小型化与全固化外,还具备了转换效率高、结构简单、工作可靠度高等优点。近些年来,随着一批新的优质非线性光学晶体的发明,尤其是掺氧化镁的周期极化铌酸锂晶体(MgO:PPLN)的出现,以及非线性频率变换和宽带连续可调谐激光技术的迅速发展,使得光参量振荡器这一研究领域取得了很多重要的成果。这也使得光参量振荡器在很多领域得到了广泛的应用,如相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)谱测量、激光光谱学研究、环境监测、遥感、材料处理、激光测距、红外干扰和对抗等。光参量振荡器及其应用技术研究的发展在现代科技发展中将起着越来越重要的作用,因此它的研究前景将十分看好。作者进行了基于PPLN晶体和MgO:PPLN晶体的准相位匹配(QPM)宽带连续可调谐的中红外光参量振荡...  (本文共119页) 本文目录 | 阅读全文>>

《中国激光》2016年10期
中国激光

连续波光参量振荡器最优转换效率的实验研究

3~5μm波段中红外连续相干光源在大气科学、医疗、光谱分析及军事等领域都有重要的应用价值和发展前景[1-4],成为近年来的研究热点之一。光参量振荡器(OPO)是获得中红外输出的重要手段,研究人员已经对光参量振荡器进行了大量的理论研究。在OPO技术中,对非线性转换效率进行研究是一项重要的工作。刘红军等[5]用Boyd等[6]的方法分析了脉冲光参量放大器(OPA)中信号光强、抽运光耗尽、增益饱和、和频过程等因素对参量转换效率的影响。刘建辉等[7]从理论上分析了晶体长度、抽运光斑截面类型、谐振腔参数等因素对光参量振荡器转换效率的影响,提出通过控制参量光的功率密度来控制逆转换效应以提高转换效率的方法。Zhang等[8]数值模拟了纳秒级脉冲光参量振荡器,通过改变闲频光吸收系数控制腔内信号光光强,得出适当的闲频光吸收有助于提高参量光转换效率的结论,其本质也是通过改变腔内参量光功率密1001011-1度控制逆转换效应。外腔连续波OPO是获得连...  (本文共6页) 阅读全文>>

《中国激光》2016年12期
中国激光

2.05μm单谐振纳秒脉冲光参量振荡器特性研究

2μm波长激光处于H2O和CO2分子吸收带,易被生物组织吸收,是生物医疗领域的理想光源,也是3~5μm波段中红外光参量振荡器(OPO)的有效抽运源[1-3]。此外,2μm激光属于人眼安全波段,且位于大气传输窗口,对大气和烟雾穿透能力极强,在大气环境监测、激光测距、激光雷达、光电对抗、光通信等领域有1208002-1十分广泛的应用前景[4-6]。尤其在积分路径差分吸收(IPDA)探测CO2气体浓度的激光雷达领域,高能量纳秒脉冲2.05μm激光源已成为研究热点[7-8]。目前,获得高能量纳秒脉冲2.05μm激光输出的经典方法主要有两种[9-10],一种是通过半导体激光(LD)直接抽运掺Tm与Ho离子激光晶体的调Q激光器获得;另一种是使用1μm波段激光抽运非线性晶体OPO获得。前者由于掺Tm与Ho的激光晶体为准三能级介质,通常需要低温制冷运转,且受限于2μm波段调Q技术,高重复频率工作时很难获得高转换效率的高能量激光脉冲输出;后者由于...  (本文共5页) 阅读全文>>