高重频高效率2.1μm KTP光参量振荡器研究

发布时间：2017-08-10 11:29

  本文关键词：高重频高效率2.1μm KTP光参量振荡器研究

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【摘要】：2μm激光器在激光医疗、激光雷达、光电对抗等领域都有着广泛的应用,所以本论文对着重对2.1μm光参量振荡器展开研究。本论文设计了一台采用1.06μm泵浦主振荡功率放大器泵浦键合KTP晶体的高重频高效率的2.1μm光参量振荡器。论文首先从三波耦合方程入手,研究了单谐振与双谐振光参量振荡器的增益、阈值及转换效率,为光参量振荡器的设计提供了必要的理论依据。从理论方面分别对1.06μm泵浦主功率放大激光器的结构设计,对非线性晶体KTP的尺寸、切割角的设计,选定了尺寸为6×6×40mm~3的II类相位匹配,在x-z平面上切割,切割角为52.3°,键合KTP晶体,并且对KTP-OPO的运转方式,腔型结构进行了设计并搭建实验平台进行进一步研究。在重复频率为50kHz时,采用二级放大的纵向泵浦主振荡功率放大器结构,实现了38.6W 1064nm激光,输出脉宽为8.74ns,光束质量为M_X~2=1.236(28),M_Y~2=1.208。最后,采用30W的1064nm激光泵浦键合KTP晶体,实现了3.99W 2.1μm激光输出,激光波长为2128nm,脉宽为10.79ns,1064nm-2.1μm光-光转化效率为13.4%,光束质量为M_X~2=3.99,M_Y~2=4.17。
【关键词】：纵向泵浦主振荡功率放大器 KTP 光参量振荡器 2.1μm激光
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN753.91
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-20
• 1.1 引言8-9
• 1.1.1 激光医疗8
• 1.1.2 激光雷达8-9
• 1.1.3 光电对抗9
• 1.2 2.1μm激光器研究现状9-19
• 1.3 本文主要研究内容19-20
• 第二章 光学参量振荡器的基本原理20-32
• 2.1 光参量振荡器的理论研究20-22
• 2.2 光学参量振荡器中的三波互作用22-23
• 2.3 光参量振荡器特性分析23-32
• 2.3.1 光参量振荡器的增益23-24
• 2.3.2 光参量振荡器的阈值24-27
• 2.3.3 光参量振荡器的转换效率27-32
• 第三章 2.1μm KTP光参量振荡器实验设计32-55
• 3.1 纵向泵浦主振荡功率放大器设计32-44
• 3.1.1 纵向泵浦主振荡功率放大器理论研究32-37
• 3.1.2 纵向泵浦主振荡功率放大器结构设计37-44
• 3.2 非线性晶体KTP设计44-50
• 3.2.1 非线性晶体KTP切割角及相位匹配的选择44-48
• 3.2.2 非线性晶体KTP的走离角48-49
• 3.2.3 非线性晶体KTP键合晶体49-50
• 3.3 KTP-OPO结构设计50-55
• 3.3.1 KTP-OPO的选择50
• 3.3.2 KTP-OPO运转方式的选择50-52
• 3.3.3 KTP-OPO腔型结构52-53
• 3.3.4 KTP-OPO的泵浦功率阈值分析53-55
• 第四章 2.1μm KTP光参量振荡器实验研究55-69
• 4.1 纵向泵浦主振荡器输出特性实验研究55-58
• 4.1.1 主振荡级连续激光实验研究56-57
• 4.1.2 主振荡级脉冲激光实验研究57-58
• 4.2 纵向泵浦放大级实验研究58-62
• 4.2.1 放大级实验特性研究59-62
• 4.3 2.1μm KTP光参量振荡器实验研究62-69
• 4.3.1 单块/双块/键合KTP晶体 2.1μm输出功率的测量64-66
• 4.3.2 OPO输出镜透过率对输出功率的影响66
• 4.3.3 2.1μm激光输出功率随腔长的变化的关系66-67
• 4.3.4 2.1μm激光的测量67-69
• 结论69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果73

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本文编号：650468