高功率窄谱宽中红外光参量振荡技术研究
窄谱宽高功率中红外激光在科研，民用，军事领域有着重大应用价值。本文围绕光参量振荡与放大技术首先进行了窄谱宽高功率泵浦源的实验研究，利用动态稳定腔理论、使用侧面泵浦激光模块搭建了激光振荡器，获得了28W的激光振荡级输出，光束质量M2＜1.3，输出光谱宽度不超过0.05 nm，并利用声光调Q技术获得重频10 kHz，输出功率26W，输出光束质量基本不变的100 ns脉冲激光输出。对波前光束球差补偿技术做了简单介绍，并根据该理论以侧面泵浦激光器为振荡级，构建了两级侧面泵浦放大MOPA系统，在验证了波前光束球差补偿理论的同时有效控制了放大后的光束质量，获得90W以上光束质量M2＜1.4，脉冲特性基本不变的激光输出。接着从三波混频方程出发，对信号光单谐振谐振腔谐的谐振条件、阈值、转换效率进行了分析。理论研究表明参与谐振参量光的频率必须和谐振腔的两个纵模相等，单谐振器的阈值和谐振腔长度、泵浦激光光斑大小，有效非线性耦合系数，腔内损耗等条件息息相关，降低OPO阈值的有效手段包括使用具有较高的非线性耦合系数的非线性晶体;增加泵浦光直径;泵浦光双通乃至多通;减小谐振腔腔长;增加输出镜对信号光的反射率以及减少晶体吸收;使用长泵浦脉冲等手段。研究了泵浦和反射镜对信号光最佳反射率的对应关系。简单介绍了OPA的理论模型。之后通过对OPO获得窄谱宽中红外的种子光进行了实验研究。获得了OPO温度调谐曲线。通过对泵浦增益和线宽的研究确定泵浦光直径为0.7 mm获得了闲频光输出功率0.7W，谱线宽度小于1.12 nm，光束质量因子M2在水平和垂直方向分别为2.17，2.26的中红外激光输出。与此同时还研究了连续波中红外光参量振荡器，获得了8W以上连续波中红外激光输出，转换效率约为20％，输出线宽小于1.63 nm。将获得的脉冲中红外激光输出作为种子源进行功率放大，第一级获得输出功率2.26 W，转换效率15.6％的中红外激光，信号光谱线没有出现展宽，二级放大输出功率提高到6.35 W，转换效率15.7％，信号光谱线同样没有出现明显展宽，获得了实验预期，为高功率窄线宽参量MOPA系统的设计提供了参考。
参量振荡器;中红外激光;光束质量;泵浦激光;光反射率
浙江大学
硕士
测试计量技术及仪器
刘崇
2017
中文
TN753.91
63
2018-07-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）