高效短脉冲宽带激光倍频技术研究

发布时间：2017-10-02 14:02

  本文关键词：高效短脉冲宽带激光倍频技术研究

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【摘要】：调Q绿光激光器在工业、医疗等领域具有巨大的应用市场。但半导体泵浦固体激光器倍频产生的绿光价格较高。目前近红外调Q光纤激光器质量可靠,价格低廉,如果通过倍频技术实现有效的绿光输出,可大大降低成本。然而,光纤激光器带宽普遍较宽,受到倍频晶体色散的影响,倍频效率一般很低。本文针对调Q光纤激光器倍频产生绿光方案进行理论研究,主要内容如下:1、介绍了宽带谐波转换技术的发展历史及特点,指出无法对宽带激光进行高效谐波转换的主要原因,并对目前几种宽带谐波转换技术方案进行对比,如光谱角色散方案,啁啾匹配方案,晶体级联方案和折返点匹配方案等。2、建立了中等强度宽带激光倍频物理模型,在充分考虑晶体色散的情况下,用龙格库塔法求解宽带高斯光束倍频耦合波方程,从而得到入射基频光的强度、带宽、聚焦光束尺寸、聚焦位置对倍频光谱和转换效率的影响。3、对BBO、LBO、KTP三种晶体进行比较,计算了三种晶体的允许参量、匹配方式以及倍频效率。结果表明LBO晶体最适合中等功率宽光谱光纤激光器的倍频。4、采用晶体级联和光谱角色散两种宽带倍频技术进行方案分析和参数优化,并与直接倍频方式进行对比。理论计算表明,晶体级联和光谱角色散方案都能有效的提高倍频效率。其中,光谱角色散方案可以使基频光在整个光谱范围内达到相位匹配,理论上可以达到与窄带激光同样的倍频效率。
【关键词】：宽带倍频 光谱角色散 晶体级联 倍频效率
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 非线性频率转换概述9-10
• 1.2 高效宽带倍频技术方案及比较10-14
• 1.2.1 角谱色散补偿10
• 1.2.2 啁啾匹配方案10-11
• 1.2.3 准相位匹配11-12
• 1.2.4 晶体级联方案12-13
• 1.2.5 折返点匹配13-14
• 1.2.6 各种倍频方案比较14
• 1.3 论文研究内容14-15
• 第二章 非线性频率变换理论15-33
• 2.1 耦合波方程15-17
• 2.2 非线性光学晶体性质17-20
• 2.2.1 各向同性介质或立方晶体17
• 2.2.2 单轴晶体17-18
• 2.2.3 双轴晶体18-20
• 2.3 相位匹配理论20-23
• 2.3.1 单轴晶体相位匹配计算20-21
• 2.3.2 双轴晶体相位匹配计算21-23
• 2.4 允许参量计算23-26
• 2.4.1 单轴晶体允许角计算23-25
• 2.4.2 非临界相位匹配允许参量的计算25-26
• 2.5 几种常见的非线性光学晶体26-33
• 2.5.1 偏硼酸钡（BBO）26
• 2.5.2 磷酸氧钛钾（KTP）26-29
• 2.5.3 三硼酸锂（LBO）29-31
• 2.5.4 三种晶体的比较31-33
• 第三章 高效宽带倍频方案33-56
• 3.1 窄带倍频33-36
• 3.2 宽带倍频36-55
• 3.2.1 直接倍频36-39
• 3.2.2 光谱角色散方案原理及实现方法39-49
• 3.2.3 晶体级联方案49-55
• 3.3 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-60
• 附录60-65
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单65-66
• 致谢66

【参考文献】

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本文编号：959970