环形腔2.05μm单谐振KTP晶体光参量振荡器研究

发布时间：2020-01-30 15:25

【摘要】：针对大气CO_2浓度探测差分吸收激光雷达的应用需求,采用稳定环形腔和模式匹配设计,搭建了一套单纵模1 064nm激光泵浦的单谐振KTP晶体光参量振荡器,获得高斜率转换效率、基横模的2.05μm波长纳秒激光脉冲输出.在8字形环形行波稳定腔中,将2块II类相位匹配KTP晶体以走离补偿方式放置,在20Hz重复频率下,当泵浦单脉冲能量达到11mJ时,获得了单脉冲能量为2.4mJ的2.05μm信号光输出,脉宽约24ns,斜率效率达到53%.2.05μm信号光光束质量因子在x、y方向分别为1.3和1.2.
【图文】：

＝２４ｍｍ，入射角α＝１５°，总腔长１９０ｍｍ．此时，谐振腔稳定性因子ｇ１ｇ２在子午面和弧矢面大小分别为０．４９和０．５２，腔稳定性处于稳定区中间区域．图２给出了环形腔内不同位置处基横模光斑半径变化分布的理论仿真结果，可以看出，腔内两平镜连线中心和两凹镜连线中心分别存在一个束腰，并且两凹镜连线中心处振荡模光斑分布均匀性更好，因此将两块ＫＴＰ晶体对称置于两凹镜连线的中心处，该处子午面和弧矢面的振荡基横模束腰半径分别为３３７μｍ和３４２μｍ．图１环形腔结构Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｒｉｎｇｃａｖｉｔｙ图２腔模光斑半径分布Ｆｉｇ．２Ｂｅａｍｒａｄｉｕｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃａｖｉｔｙｍｏｄｅ１．２实验装置实验采用的８字形环形腔单谐振ＫＴＰ－ＯＰＯ装置如图３，输出耦合平凹镜Ｍ１对泵浦光高透，对信号光部分透过；平凹镜Ｍ２与两平镜Ｍ３、Ｍ４均对信号光高反、泵浦光高透，对空闲光透过率大于５０％，以实现ＯＰＯ单谐振运转，泵浦源为自行研制的２０Ｈｚ１０６４ｎｍ单纵模脉冲全固态激光器［２２］，脉宽约为２９ｎｓ，其脉冲波形如图４（ａ）．输入环形腔的泵浦单脉冲能量通过半波片（ＨａｌｆＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＰｌａｔｅ，ＨＷＰ）与偏振分束器（ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＢｅａｍＳｐｌｉｔｔｅｒ，ＰＢＳ）组成的衰减器实现０～１１ｍＪ可调，由ＰＢＳ反射的竖直偏振泵浦光满足相位匹配要求．使用焦距为ｆ＝５００ｍｍ的平凸透镜将泵浦光聚焦到ＫＴＰ晶体处，用ＣＣＤ测得晶体中心处的泵浦光斑直径约为

１］ｆｍｅｒｉｄ＝Ｒ２ｃｏｓα（４）ｆｓａｇｉｔ＝Ｒ２ｃｏｓα（５）实验设计环形谐振腔时，，为减小像散并兼顾结构紧凑，通过对谐振腔各镜间距、相对角度及平凹镜曲率半径等参量的迭代优化，最后给出如下的腔参量设计：凹镜曲率半径Ｒ＝６６０ｍｍ，Ｌ１＝６４ｍｍ，Ｌ２＝５１ｍｍ，Ｌ３＝２４ｍｍ，入射角α＝１５°，总腔长１９０ｍｍ．此时，谐振腔稳定性因子ｇ１ｇ２在子午面和弧矢面大小分别为０．４９和０．５２，腔稳定性处于稳定区中间区域．图２给出了环形腔内不同位置处基横模光斑半径变化分布的理论仿真结果，可以看出，腔内两平镜连线中心和两凹镜连线中心分别存在一个束腰，并且两凹镜连线中心处振荡模光斑分布均匀性更好，因此将两块ＫＴＰ晶体对称置于两凹镜连线的中心处，该处子午面和弧矢面的振荡基横模束腰半径分别为３３７μｍ和３４２μｍ．图１环形腔结构Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｒｉｎｇｃａｖｉｔｙ图２腔模光斑半径分布Ｆｉｇ．２Ｂｅａｍｒａｄｉｕｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃａｖｉｔｙｍｏｄｅ１．２实验装置实验采用的８字形环形腔单谐振ＫＴＰ－ＯＰＯ装置如图３，输出耦合平凹镜Ｍ１对泵浦光高透，对信号光部分透过；平凹镜Ｍ２与两平镜Ｍ３、Ｍ４均对信号光高反、泵浦光高透，对空闲光透过率大于５０％，以实现ＯＰＯ单谐振运转，泵浦源为自行研制的２０Ｈｚ１０６４ｎｍ单纵模脉冲全固态激光器［２２］，脉宽约为２９ｎｓ，其脉冲波形如图４（ａ）．输入环形腔的泵浦单脉冲能量通过半波片（ＨａｌｆＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＰ

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李玉峰,姚宝权,王月珠;捷变频中红外光参量振荡器实验研究[J];光电子·激光;2003年12期

2 阮鹏;谢冀江;;中红外光参量振荡器的最新进展[J];激光杂志;2010年04期

3 张雨东,毛宏伟,谢发利,崔传鹏,蒋捷;快速调谐光参量振荡器[J];中国激光;1998年12期

4 柳强,王月珠,王骐;发展中的光参量振荡器技术[J];激光杂志;1999年02期

5 姚宝权,王月珠,王骐;中红外光参量振荡器发展状况分析[J];激光技术;2002年03期

6 李少成,于清旭;利用光参量振荡器测量腔内增强吸收光谱(英文)[J];光电子·激光;2003年05期

7 李朝阳,黄骝,蔡山;纳秒光参量振荡器的综述[J];激光技术;2003年02期

8 邓诚先,李正佳,朱长虹;具有腔内光放大的单共振光参量振荡器[J];物理学报;2005年10期

9 吴波;蔡双双;沈剑威;沈永行;;基于镁掺杂的周期性畴反转铌酸锂的宽调谐光参量振荡器[J];物理学报;2007年05期

10 刁述妍;;温度调谐宽波段光参量振荡器的实验研究[J];激光技术;2009年03期

相关会议论文 前9条

1 李世光;李环环;马秀华;王君涛;朱小磊;陈卫标;;走离补偿结构的纳秒脉冲光参量振荡器[A];第十届全国光电技术学术交流会论文集[C];2012年

2 刘通;汪晓波;刘磊;李霄;侯静;;基于周期极化掺镁铌酸锂晶体的中红外同步抽运皮秒光参量振荡器[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

3 任钢;钟鸣;李彤;牛瑞华;曾钦勇;龚赤坤;何衡湘;于淑范;王滨;;光参量振荡器在红外对抗中的应用研究[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集（A 光电系统总体技术专题）[C];2006年

4 凌文;;基于腔相位匹配的微片光参量振荡器[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

5 任钢;蔡邦维;钟鸣;曾钦勇;李彤;牛瑞华;;3～4μm KTA光参量振荡器的理论设计[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年

6 兰伟霞;王青圃;刘兆军;张行愚;白芬;沈洪斌;高亮;;LD端泵Nd:YAG/KTA3.5μm中红外光参量振荡器[A];第十届全国光电技术学术交流会论文集[C];2012年

7 朱江峰;钟欣;滕浩;孙敬华;魏志义;;利用MgO-PPLN实现同步泵浦的飞秒光参量振荡器[A];2007年先进激光技术发展与应用研讨会论文集[C];2007年

8 魏星斌;彭跃峰;王卫民;李德明;;高功率中红外PPMgLN光参量振荡器[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年

9 张维;西迪科;李卓;;用参量方法通过LiNbO_3晶体产生太赫兹的理论设计[A];光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];2005年

相关博士学位论文 前5条

1 宁建;光学超晶格中红外光参量振荡器研究[D];山东大学;2017年

2 任钢;中红外光参量振荡器及其应用技术的研究[D];四川大学;2006年

3 贾宝申;基于化学计量比钽酸锂中红外光参量振荡器研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

4 陈滔;基于准相位匹配技术的高性能光参量振荡器研究[D];浙江大学;2014年

5 董延涛;大功率中红外参量振荡器的理论模拟与实验研究[D];浙江大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 李宇昕;超低阈值集成化中红外连续内腔光参量振荡器[D];南京大学;2016年

2 莫其金;基于介电超晶格的回音壁模式光参量振荡器[D];南京大学;2016年

3 王彬;高重频高效率2.1μm KTP光参量振荡器研究[D];长春理工大学;2016年

4 彭玲;红外宽带光参量振荡器及其应用的研究[D];四川大学;2003年

5 罗特;光纤参量振荡器稳定性研究[D];电子科技大学;2012年

6 乐天芝;磁控光纤参量振荡器的时钟提取及整形研究[D];电子科技大学;2012年

7 赵华军;飞秒光参量振荡器及声光可编程色散滤波器的研究[D];天津大学;2004年

8 李奇志;飞秒光参量振荡器的腔内倍频[D];北京工业大学;2012年

9 苏新武;THz波参量振荡器产生THz波理论分析[D];西安理工大学;2008年

10 肖炅;太赫兹参量振荡器的研究和晶体受激发射截面的测量[D];山东大学;2014年

本文编号：2574730