基于PPKTP的高效雙共振光學參量振蕩器.pdf

1、連續(xù)波光學參量振蕩器(cw OPOs)可以用來拓寬激光的波長范圍，具有寬的調(diào)諧性能和窄的線寬，是一種理想的能產(chǎn)生相干輻射的裝置。近年來，隨著高質(zhì)量激光光源的發(fā)展、高質(zhì)量非線性晶體的研制成功，腔鏡和非線性晶體鍍膜技術的提高，穩(wěn)定、高效、寬調(diào)諧的連續(xù)波光學參量振蕩器逐步走向?qū)嵱没?，這些優(yōu)點使得它在高分辨率激光光譜學、量子通信、遙感等方面有重要的應用價值。根據(jù)OPO腔對泵浦光、信號光和閑置光的共振情況，OPO的運轉方式可分為單共振、雙共振、及

2、三共振三種情況。對于雙共振光學參量振蕩器(DROPO)，信號光和閑置光均在諧振腔內(nèi)共振，而泵浦光不共振。與單共振OPO相比，DROPO對腔長的穩(wěn)定性要求較高，但是其泵浦閾值卻遠遠低于單共振OPO，加之腔型設計的進步，以及鎖腔技術的成熟，使得雙共振光學參量振蕩器的實用性成為可能。
　　利用常規(guī)的雙折射匹配非線性晶體構建的光學參量振蕩器具有一些缺點:如光束走離效應、非線性轉換效率較低、相位匹配溫度及匹配角的限制等。準相位匹配晶體是近些

3、年出現(xiàn)的一種新型非線性晶體，有效地克服了雙折射匹配晶體的這些缺點。同常規(guī)的雙折射匹配晶體相比:它可以利用非線性晶體最大的有效非線性系數(shù)進行頻率變換;消除了走離效應;而且在晶體的整個透明區(qū)域內(nèi)，不滿足嚴格相位匹配的光束也可以通過設計特定的極化周期在某個溫度處實現(xiàn)有效的參量相互作用，從而擴展了頻率變換的范圍。因此，利用準相位匹配材料構建的連續(xù)波光學參量振蕩器就可以高效地實現(xiàn)波長寬調(diào)諧的近紅外和中紅外波段的相干光源。
　　在本文中，我們

4、利用526.5nm單頻激光泵浦由準相位匹配KTP(PPKTP)晶體構建的雙共振光學參量振蕩器，高效地獲得了0.8μm和1.5μm波段的單頻下轉換激光輸出，并在實驗上詳細研究了其頻率調(diào)諧特性。本文分為以下幾個部分:
　　第一章:簡要介紹了OPO的發(fā)展狀況。
　　第二章:對準相位匹配技術及PPKTP晶體的特性和選取做了簡要介紹，并簡介了DROPO的腔模運動方程。
　　第三章:首先理論分析了準相位匹配DROPO的運轉特性:包

5、括它的閾值、輸入輸出關系和調(diào)諧特性。然后在實驗上研究了基于PPKTP的雙共振光學參量振蕩器的經(jīng)典特性:DROPO的閾值功率為30mW，當泵浦光功率為390mW時，得到245mW的單頻下轉換光輸出，轉換效率為63％;腔長變化2.9nm時發(fā)生mode hop，腔長變化為泵浦波長的一半時發(fā)生cluster jump;晶體溫度從10℃-90℃變化時，信號光的波長調(diào)諧范圍為791.29-807.53nm，對應的閑置光的波長調(diào)諧范圍為1573.37