晶体中受激拉曼振动模的应用研究

发布时间：2017-03-31 02:13

  本文关键词：晶体中受激拉曼振动模的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,晶体中的受激拉曼散射是获取新波长的重要方法之一,这很大程度上拓宽了激光的频谱范围。受激拉曼散射过程具有很多优点,如脉宽小、光束质量好和转换效率高等。近几年随着晶体技术的愈发成熟,人们对晶体中拉曼振动模的研究更加深入。基于晶体受激拉曼散射效应的固体拉曼激光器具有结构紧凑、抗热性好、价格便宜和高转换效率等优点,在国防、医学、交通和农业方面有着极其重要的应用。这主要表现在利用晶体的受激拉曼散射可以使得激光放大,完成激光放大器,利用晶体的受激拉曼散射可以获得太赫兹波,或者利用晶体的受激拉曼散射可以实现红外固体拉曼激光器。首先,详细地介绍了基于受激拉曼散射产生太赫兹波的光学参量振荡器,研究表明太赫兹波的产生是基于晶体中电磁耦子的受激拉曼散射。在黄昆方程的基础上,推导了晶体中电磁耦子的色散方程,详细的分析了电磁耦子的色散曲线。利用光波在介质中传播的波动方程和耦合波方程,推导了太赫兹波的增益方程,并分析了各个参数对太赫兹输出的影响。在此基础上数值模拟了太赫兹波增益方程。其次,实验研究了LD泵浦被动调Q内腔式PbWO_4红外固体拉曼激光器,就目前所知,对被动调Q内腔式PbWO_4红外固体拉曼激光器的研究较少,所以研究该激光器具有重要的意义。本论文采用平凹腔这一简单的结构,详细的分析实验中各个参数对实验输出基频光和拉曼光的影响,这主要体现在实验腔长、输出镜反射率和饱和吸收体初始透过率对输出特性的影响。实验中,在泵浦功率为4.6W时,获得最大的拉曼光输出功率375mW,最大的脉冲重复率30kHz,最小的脉宽6 ns,泵浦光到拉曼光的最大转换效率为8.19%。最后,实验研究了LD泵浦被动调Q内腔式SrWO_4红外固体拉曼激光器。本实验同样采用平凹腔这一简单结构,详细的分析了实验腔长、饱和吸收体、输入镜和输出镜对实验结果的影响,并比较和分析了PbWO_4晶体拉曼激光器和SrWO_4晶体拉曼激光器在输出特性上的差异。实验中,当泵浦功率为4.1W时,实验获的最大的泵浦光到拉曼光的转换效率17.6%,其对应的输出功率为0.724W,脉冲宽度为8 ns,脉冲重复率为27kHz,脉冲能量为26.8mJ,脉冲峰值功率为3.35kW。这是目前为止LD泵浦被动调Q内腔式SrWO_4红外固体拉曼激光器获得的最大转换效率。
【关键词】：受激拉曼散射 太赫兹波 被动调Q 固体拉曼激光器
【学位授予单位】：烟台大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248;TN753.91
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1. 绪论9-18
• 1.1 晶体的受激拉曼散射过程9-10
• 1.2 晶体中受激拉曼散射的应用研究现状10-16
• 1.2.1 基于受激拉曼散射的拉曼放大器10-12
• 1.2.2 基于受激拉曼散射的太赫兹波参量振荡器12-14
• 1.2.3 红外固体拉曼激光器14-16
• 1.3 本文的研究内容16-18
• 2. 基于受激拉曼散射的太赫兹波参量振动器18-32
• 2.1 太赫兹波的基本原理18-19
• 2.1.1 电磁耦子18
• 2.1.2 电磁耦子的受激拉曼散射18-19
• 2.2 电磁耦子的色散曲线19-21
• 2.2.1 黄昆方程19-20
• 2.2.2 光与晶体中长光学横波的耦合20
• 2.2.3 晶体中电磁耦子的色散曲线20-21
• 2.3 太赫兹波的增益方程21-31
• 2.3.1 光波在介质中传播的波动方程21-23
• 2.3.2 耦合波方程23-25
• 2.3.3 太赫兹波增益表达式25-28
• 2.3.4 数值模拟28-31
• 2.4 小结31-32
• 3. LD泵浦被动调Q内腔式PbWO_4红外固体拉曼激光器实验研究32-43
• 3.1 PbWO_4晶体被动调Q红外固体拉曼激光器的实验装置32-33
• 3.2 PbWO_4晶体被动调Q红外固体拉曼激光器的实验结果与分析33-42
• 3.2.1 基频光的输出特性33-37
• 3.2.2 拉曼光的输出特性37-42
• 3.3 小结42-43
• 4. LD泵浦被动调Q内腔式SrWO_4红外固体拉曼激光器实验研究43-55
• 4.1 SrWO_4晶体被动调Q红外固体拉曼激光器的实验装置43-44
• 4.2 SrWO_4晶体被动调Q红外固体拉曼激光器的实验结果与分析44-53
• 4.2.1 基频光的输出特性44-48
• 4.2.2 拉曼光的输出特性48-53
• 4.3 小结53-55
• 5. 总结与展望55-57
• 5.1 总结55-56
• 5.2 展望56-57
• 参考文献57-63
• 致谢63-64
• 附录：攻读学位期间发表的学术论文目录64-65

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