非線(xiàn)性光學(xué)晶體AgGaS-,2--AgGaSe-,2-用于差頻產(chǎn)生中紅外波長(zhǎng).pdf

1、光參量振蕩器由于具有調(diào)諧范圍寬、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠等特點(diǎn),是獲得寬帶可調(diào)諧、高相干輻射光源和新波段激光系統(tǒng)的重要途徑。尤其是近年來(lái),隨著一批新型優(yōu)質(zhì)非線(xiàn)性光學(xué)晶體的發(fā)明、成熟和大量應(yīng)用,以及非線(xiàn)性光學(xué)頻率變換和可調(diào)諧激光技術(shù)的飛速發(fā)展,在光參量振蕩器及其應(yīng)用技術(shù)這一研究領(lǐng)域取得了不少十分重要的突破。近年來(lái),激光光譜技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前探測(cè)物質(zhì)結(jié)構(gòu)最先進(jìn)的方法,特別是應(yīng)用于評(píng)價(jià)地球大氣變化時(shí),光學(xué)遙感起到重要作用。這是由于幾乎所有分子

2、在中紅外波段都有很大的吸收帶寬,特別是大多數(shù)有毒氣體在3.3～4.2μm,8～12μm大氣窗口有明顯的吸收性質(zhì)。新型非線(xiàn)性光學(xué)晶體已經(jīng)成為產(chǎn)生中紅外射線(xiàn)的重要晶體,如AgGaSe2和AgGaS2晶體已經(jīng)成為人們目前研究的熱點(diǎn)。為了獲得更寬的調(diào)諧范圍,人們開(kāi)始研究組合調(diào)諧技術(shù),其中典型的是光參量振蕩差頻(OPO-DFG)技術(shù)。產(chǎn)生的中紅外波段主要應(yīng)用領(lǐng)域包括環(huán)境監(jiān)測(cè)、遙感、醫(yī)療診斷和治療、激光光譜學(xué)研究、材料處理、數(shù)據(jù)通信、光電測(cè)量、激光

3、測(cè)距、激光雷達(dá)、紅外對(duì)抗等。 本文主要研究了利用Yb:YAG固體激光器泵浦LiNbO3-OPO,在I類(lèi)相位匹配條件下獲得的信號(hào)光和閑頻光,在AgGaSe2/AgGaS2晶體中完成差頻過(guò)程(DFG),得到可連續(xù)調(diào)諧的中紅外激光輸出。主要的研究工作包括以下幾個(gè)方面： 一、廣泛調(diào)研了國(guó)內(nèi)外中紅外光參量振蕩器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨向,明確了自身研究工作的重點(diǎn)和發(fā)展方向?？偨Y(jié)了組合調(diào)諧技術(shù)--光參量振蕩差頻技術(shù)的研究現(xiàn)狀。 二

4、、對(duì)OPO-DF6組合調(diào)諧技術(shù)的泵浦源Yb:YAG進(jìn)行研究,從Yb:YAG的晶體結(jié)構(gòu)、特性出發(fā),系統(tǒng)地介紹了Yb:YAG激光器的運(yùn)轉(zhuǎn)特性,概述了激光器的不同特性。通過(guò)建立準(zhǔn)三能級(jí)激光系統(tǒng)的理論模型,得到了穩(wěn)態(tài)條件下Yb:YAG全固態(tài)激光器的輸出特性。討論了泵浦光及振蕩光的空間分布變量、晶體長(zhǎng)度和透射率對(duì)輸出功率的影響。利用MATLAB程序語(yǔ)言,對(duì)輸出輸入特性進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算,并對(duì)結(jié)果做出了全面分析。 三、在對(duì)非線(xiàn)性變頻晶體的研

5、究中,首先介紹了非線(xiàn)性光學(xué)晶體的光學(xué)特性,詳細(xì)介紹了幾種常用的中紅外非線(xiàn)性晶體。詳細(xì)講解了單軸晶體中三波互作用的相位匹配計(jì)算以及單軸晶體的走離角、允許角的理論推導(dǎo)和表達(dá)式。接著從非線(xiàn)性光學(xué)極化率理論出發(fā)分析了各類(lèi)晶體的二階有效非線(xiàn)性系數(shù)。 四、根據(jù)差頻過(guò)程中參量光的三波耦合方程,對(duì)非線(xiàn)性晶體AgGaSe2和AgGaS2進(jìn)行了差頻光波參量理論分析。經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算,得到了在I類(lèi)和II類(lèi)相位匹配條件下,泵浦波長(zhǎng)分別取不同值時(shí)差頻調(diào)諧