KTiOPO 4 和KTiOAsO 4 晶体可调谐拉曼激光器研究
发布时间：2021-11-16 04:30
非线性频率变换是拓展激光波长范围的重要手段,非线性光学效应主要分为二阶非线性效应和三阶非线性效应,二阶非线性效应包括和频、差频、倍频、光参量振荡等;三阶非线性效应包括受激拉曼散射、受激布里渊散射、四波混频等。受激电磁耦子散射是另外一种光与物质的相互作用形式,是一种同时包含二阶与三阶非线性效应的光学现象,受激电磁耦子散射常被用于产生太赫兹波,同时还产生波长可调谐的近红外激光。为了进一步拓展光谱范围,人们将两种乃至多种非线性效应相结合,例如,将受激拉曼散射技术与倍频技术结合,能够在1064 nm激光泵浦下产生580-620 nm黄橙波段激光,而且结构简单,光束质量高。磷酸钛氧钾（KTiOPO4,KTP）和砷酸钛氧钾（KTiOAsO4,KTA）是两种优秀的非线性光学晶体材料。在光参量振荡、倍频、和频、差频等方面已经得到广泛研究和应用。KTP和KTA还是优秀的拉曼晶体,已经广泛应用于固体拉曼激光器中。最近,人们发现:KTP和KTA晶体中能够实现受激电磁耦子散射,因此可以用来产生太赫兹波以及可调谐的近红外激光。本文第一次采用受激拉曼散射和受激电磁耦子散射相结合的方法拓展KTA和KTP晶体的拉曼激...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２级联受激拉曼散射原理图??４??
程必须满足能量守丨旦和动量??守恒条件：??〇）ｐ＝ｃｏｓ＋〇）Ｔ，?（１．１２）??ｋｐ＝ｋｓ＋ｋＴ，?（１．１３）??公式中，（ｘ＝ｆ：?Ｓ，?ｒ）分别表示栗浦光、Ｓｔｏｋｅｓ光、ＴＨｚ波的角频率，Ｉｆｃｈ／ｗｏｊｔ／ｃ??（ｊｃ＝ｆＳ，ｒ）分别表示泵浦光、Ｓｔｏｋｅｓ光、ＴＨｚ波的波矢。因为太赫兹波的折射??率（比如ＫＴＰ晶体中ＴＨｚ波的折射率为２．７４－５．１１）比较大，在非线性晶体中进??行共线相位匹配比较困难，实际耦合过程中泵浦光和Ｓｔｏｋｅｓ光有一小角度，如??图１．３所示：??ｋｐ??＇?ｋｓ?ｋｒ??图１．３非共线相位匹配原理图??图１．３中，０是泵浦光波矢和Ｓｔｏｋｅｓ光波矢在晶体内的夹角，＾是泵浦光波??矢和太赫兹波矢在晶体内的夹角。利用三角形余弦定理，三波非共线相位匹配标??量形式如下所示：??ｋＴ＝＾ｋｐ＋ｋｓ?－２ｋｐｋｓ?ｃｏｓ０，?（１．１４）??其中，三波满足非共线的动量守恒，太赫兹波和Ｓｔｏｋｅｓ光在一定程度上有角度??色散，在不同的角度能够产生不同频率的太赫兹波和Ｓｔｏｋｅｓ光，所以当泵浦光??的频率一定时，通过调节角度０便可以实现对太赫兹波和Ｓｔｏｋｅｓ光频率的调节。??所以对于受激拉曼散射效应，拉曼晶体种类和方向一旦确定拉曼频移也随之确??定，而受激电磁耦子散射的频移不是固定的，它是随角度的变化而不断变化的。??受激电磁耦子散射可调谐的特点在很多方面得到应用，对太赫兹波来说，通??过设计带有两个高反镜的Ｓｔｏｋｅｓ光谐振腔，可以得到高质量的太赫兹波。对??１０??
?山东大学硕士学位论文???１．０?Ｉ????０．８?－??／—￣??Ｉ０＇６＇??｜?０．４?－??ＬｉｉｌＫｌＬ?ｊＪ｛?．?■??０?２００?４００?６００?８００?１０００??Ｒａｍａｎ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（ｃｍ＂１）??图２．１抑ＺＺ从几何配置下ＫＴＰ拉曼光谱图??如图２．１在约２６７?ｃｍ－１和６８７?ｃｍ－１拉曼频移处有较大的散射强度，己知在??ＫＴＰ晶体．４１模式中有１８个主要参与耦合作用的振动模式，这１８个振动模式分??别为?９１、１２３、１５４、１７９、２０４、２１３、２６８、２８８、３１１、３２６、３８５、４００、４２９、??４５９、５４０、６２３、６８８和９９１ｃｍ－１。它们在拉曼光谱中振动强度大且振动明显。根??据这些振动模式再结合电磁耦子的介电常数公式可以得到ＫＴＰ晶体的电磁耦子??色散曲线，如图２．２所示：??２５０１?７?１?二＾＂???“ｒ?ｒ／??一?１５０，７７７／７Ｔ＂厂／７７７＾ｎ费气７７而＂’厂／＂／／７７？７７７７７７７７７７７Ｚｎｉ２２Ｚ２Ｚ??ｌ１００??（Ｊ二叫一??５０?／＇ｌ?ｌ??Ｊ／?．?，＿＿Ｌ＿．???：＿＿■＿＿??ｈ?２．５?５．０?７．５?１０．０??ｋ?（１０＇ｃｍ＇＊）??图２．２?ＫＴＰ晶体中电磁耦子色散曲线［９７Ｊ??从图中可以看出，在一定的角度范围内斯托克斯光可以调谐输出，但输出光??是非连续的，这是因为当电磁耦子的频率接近ＴＯ声子模的本征频率时，晶体对??光的吸收作用便会变强，导致这一频率附近的散射光无法产生。受激电磁耦子散??射效应
【参考文献】：
期刊论文
[1]高效率599nm Ba（NO3）2外腔喇曼激光器[J]. 陈慧挺,楼祺洪,董景星,陈万春. 光子学报. 2006(10)
[2]KTiOPO4晶体的喇曼光谱研究[J]. 李丽霞,王继扬,韩建儒,刘耀岗. 中国激光. 1988(03)
博士论文
[1]太赫兹参量源空间强度分布与KTA晶体Stokes参量振荡器的研究[D]. 臧婕.山东大学 2019
硕士论文
[1]基于受激电磁耦子散射的太赫兹参量源的理论与实验研究[D]. 吴东.山东大学 2017
本文编号：3498150
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２级联受激拉曼散射原理图??４??
程必须满足能量守丨旦和动量??守恒条件：??〇）ｐ＝ｃｏｓ＋〇）Ｔ，?（１．１２）??ｋｐ＝ｋｓ＋ｋＴ，?（１．１３）??公式中，（ｘ＝ｆ：?Ｓ，?ｒ）分别表示栗浦光、Ｓｔｏｋｅｓ光、ＴＨｚ波的角频率，Ｉｆｃｈ／ｗｏｊｔ／ｃ??（ｊｃ＝ｆＳ，ｒ）分别表示泵浦光、Ｓｔｏｋｅｓ光、ＴＨｚ波的波矢。因为太赫兹波的折射??率（比如ＫＴＰ晶体中ＴＨｚ波的折射率为２．７４－５．１１）比较大，在非线性晶体中进??行共线相位匹配比较困难，实际耦合过程中泵浦光和Ｓｔｏｋｅｓ光有一小角度，如??图１．３所示：??ｋｐ??＇?ｋｓ?ｋｒ??图１．３非共线相位匹配原理图??图１．３中，０是泵浦光波矢和Ｓｔｏｋｅｓ光波矢在晶体内的夹角，＾是泵浦光波??矢和太赫兹波矢在晶体内的夹角。利用三角形余弦定理，三波非共线相位匹配标??量形式如下所示：??ｋＴ＝＾ｋｐ＋ｋｓ?－２ｋｐｋｓ?ｃｏｓ０，?（１．１４）??其中，三波满足非共线的动量守恒，太赫兹波和Ｓｔｏｋｅｓ光在一定程度上有角度??色散，在不同的角度能够产生不同频率的太赫兹波和Ｓｔｏｋｅｓ光，所以当泵浦光??的频率一定时，通过调节角度０便可以实现对太赫兹波和Ｓｔｏｋｅｓ光频率的调节。??所以对于受激拉曼散射效应，拉曼晶体种类和方向一旦确定拉曼频移也随之确??定，而受激电磁耦子散射的频移不是固定的，它是随角度的变化而不断变化的。??受激电磁耦子散射可调谐的特点在很多方面得到应用，对太赫兹波来说，通??过设计带有两个高反镜的Ｓｔｏｋｅｓ光谐振腔，可以得到高质量的太赫兹波。对??１０??
?山东大学硕士学位论文???１．０?Ｉ????０．８?－??／—￣??Ｉ０＇６＇??｜?０．４?－??ＬｉｉｌＫｌＬ?ｊＪ｛?．?■??０?２００?４００?６００?８００?１０００??Ｒａｍａｎ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（ｃｍ＂１）??图２．１抑ＺＺ从几何配置下ＫＴＰ拉曼光谱图??如图２．１在约２６７?ｃｍ－１和６８７?ｃｍ－１拉曼频移处有较大的散射强度，己知在??ＫＴＰ晶体．４１模式中有１８个主要参与耦合作用的振动模式，这１８个振动模式分??别为?９１、１２３、１５４、１７９、２０４、２１３、２６８、２８８、３１１、３２６、３８５、４００、４２９、??４５９、５４０、６２３、６８８和９９１ｃｍ－１。它们在拉曼光谱中振动强度大且振动明显。根??据这些振动模式再结合电磁耦子的介电常数公式可以得到ＫＴＰ晶体的电磁耦子??色散曲线，如图２．２所示：??２５０１?７?１?二＾＂???“ｒ?ｒ／??一?１５０，７７７／７Ｔ＂厂／７７７＾ｎ费气７７而＂’厂／＂／／７７？７７７７７７７７７７７Ｚｎｉ２２Ｚ２Ｚ??ｌ１００??（Ｊ二叫一??５０?／＇ｌ?ｌ??Ｊ／?．?，＿＿Ｌ＿．???：＿＿■＿＿??ｈ?２．５?５．０?７．５?１０．０??ｋ?（１０＇ｃｍ＇＊）??图２．２?ＫＴＰ晶体中电磁耦子色散曲线［９７Ｊ??从图中可以看出，在一定的角度范围内斯托克斯光可以调谐输出，但输出光??是非连续的，这是因为当电磁耦子的频率接近ＴＯ声子模的本征频率时，晶体对??光的吸收作用便会变强，导致这一频率附近的散射光无法产生。受激电磁耦子散??射效应
【参考文献】：
期刊论文
[1]高效率599nm Ba（NO3）2外腔喇曼激光器[J]. 陈慧挺,楼祺洪,董景星,陈万春. 光子学报. 2006(10)
[2]KTiOPO4晶体的喇曼光谱研究[J]. 李丽霞,王继扬,韩建儒,刘耀岗. 中国激光. 1988(03)
博士论文
[1]太赫兹参量源空间强度分布与KTA晶体Stokes参量振荡器的研究[D]. 臧婕.山东大学 2019
硕士论文
[1]基于受激电磁耦子散射的太赫兹参量源的理论与实验研究[D]. 吴东.山东大学 2017
本文编号：3498150
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3498150.html
