斯托克斯光種子法固體相干反斯托克斯拉曼頻移器理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近些年來(lái),隨著激光技術(shù)和非線性變頻技術(shù)的發(fā)展,固體拉曼激光器已經(jīng)成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。通過(guò)晶體中的相干反斯托克斯拉曼散射可以產(chǎn)生高效的反斯托克斯光,完成頻率上轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生相干光,可以拓寬相干光譜范圍。相干反斯托克斯拉曼散射產(chǎn)生的相干光在印刷、顯示、光信息存儲(chǔ)等方面有廣泛的應(yīng)用,具有實(shí)用價(jià)值。本論文主要對(duì)斯托克斯光種子法固體相干反斯托克斯拉曼頻移器進(jìn)行理論與實(shí)驗(yàn)研究,探索損傷閾值高、增益系數(shù)大和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的相干反斯托克斯拉曼頻移器,以實(shí)現(xiàn)反斯

2、托克斯光的高效率轉(zhuǎn)化。
　　本論文首先對(duì)斯托克斯光種子法固體拉曼放大器及相干反斯托克斯拉曼激光器的研究現(xiàn)狀進(jìn)行介紹。本文對(duì)PbWO4,SrWO4等常用的拉曼晶體的特性參數(shù)進(jìn)行了調(diào)查研究,確定了各晶體的主折射率色散曲線,受激拉曼散射的拉曼頻移量和增益系數(shù)。并根據(jù)各晶體的參數(shù),計(jì)算了PbWO4,SrWO4的非共線相位匹配角;對(duì)不同的偏振配置情況,計(jì)算了各拉曼晶體在拉曼共振四波混頻過(guò)程中的共線相位匹配角。
　　本文參考研究相關(guān)文獻(xiàn)

3、給出二階拉曼張量的概念及非線性極化率的概念。確定了拉曼張量元和入射光的偏振方向的關(guān)系。推導(dǎo)了晶體的拉曼張量和三階有效非線性極化率的關(guān)系,并通過(guò)拉曼張量來(lái)計(jì)算完全相位匹配下的共振拉曼四波混頻的三階有效非線性系數(shù),并給出在三階有效非線性系數(shù)取極大值時(shí)的晶體的切割方向的計(jì)算方法。
　　對(duì)斯托克斯光種子法固體相干反斯托克斯拉曼散射的耦合波方程的數(shù)值模擬,理論分析了獲得高效的反斯托克斯光的實(shí)驗(yàn)理論參數(shù),同時(shí)設(shè)計(jì)了基于斯托克斯光種子法的固體相

4、干反斯托克斯拉曼頻移器的實(shí)驗(yàn)方案。
　　通過(guò)研究組裝調(diào)試了電光調(diào)Q氙燈泵浦Nd:YAG激光器,給出此激光器的各項(xiàng)參數(shù),得到了電光調(diào)Q氙燈泵浦Nd:YAG激光器相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)測(cè)得基頻光的輸出波長(zhǎng)為1064 nm,輸出脈寬為28 ns。以此作為本論文實(shí)驗(yàn)方案中的泵浦源,實(shí)驗(yàn)研究了外腔式PbWO4拉曼激光器的輸出特性,測(cè)量了輸出的拉曼光脈沖能量與泵浦能量的關(guān)系,計(jì)算了轉(zhuǎn)換效率與泵浦能量的關(guān)系,分析了輸出的拉曼光脈沖波形圖。實(shí)驗(yàn)中獲得

5、了6mJ的一階斯托克斯光最大輸出,最高轉(zhuǎn)換效率為13％。在泵浦能量為48 mJ時(shí),測(cè)得的二階斯托克斯脈沖的最大能量為11 mJ,最大轉(zhuǎn)換效率為24%,包含一階斯托克斯脈沖在內(nèi)的總的散射效率為34%。
　　對(duì)斯托克斯光種子法固體 PbWO4拉曼放大器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。以電光調(diào) Q氙燈泵浦Nd:YAG激光器為泵浦,外腔式PbWO4拉曼激光器產(chǎn)生的拉曼光為斯托克斯種子光,實(shí)驗(yàn)得到了斯托克斯種子光被放大,得到了研究了放大器的輸出特性,在泵浦能