激光倍頻晶體的分析現(xiàn)狀分析畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-08-03 05:27本頁面
【正文】 接產(chǎn)生藍(lán)綠激光，其作用原理如下：用波長為650nm左右的紅激光泵浦自倍頻晶體，發(fā)生激光作用產(chǎn)生波長略大的近紅外激光，同時(shí)紅外激光在晶體中倍頻而產(chǎn)生綠激光。所以，在高溫下工作的NMLN至今只用于染料激光泵浦的系統(tǒng)中，輸出lmW量級(jí)的綠光功率，二極管激光泵浦的NMLN還未見報(bào)道。1 實(shí)驗(yàn)研究儀器 光纖激光器及其結(jié)構(gòu)光纖激光器是用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器，是在光纖放大器的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。發(fā)射激光的波長取決于纖芯摻雜不同的離子和反射面種類（典型的例子是布拉格光柵）。泵浦源為單芯二極管激光器或二極管激光器陣列，或是一個(gè)小功率的泵浦光纖激光器。圖11 單膜光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖 光纖激光器的倍頻 頻率轉(zhuǎn)換是一種擴(kuò)大高功率激光器應(yīng)用范圍的有效技術(shù)，它利用光學(xué)介質(zhì)在強(qiáng)輻射場下的非線性光學(xué)效應(yīng)產(chǎn)生新的頻率。隨著激光技術(shù)的發(fā)展，包層光纖激光器能在很寬的頻譜范圍內(nèi)提供高功率，大有取代半導(dǎo)體激光抽運(yùn)固體激光器(DPSSL)的趨勢。近年來，倍頻晶體制作工藝的完善，使得光纖激光器在非線性頻率轉(zhuǎn)換中的地位越來越重要。例如，利用周期性極化的倍頻晶體對(duì)光纖激光進(jìn)行倍頻，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)換效率的綠光輸出[3]。該發(fā)現(xiàn)給激光學(xué)界的研究人員帶來了福音。20世紀(jì)80年代以前，常用的倍頻晶體主要有KD*P、LiIOLiNbOCD*A等。國內(nèi)外用于準(zhǔn)相位匹配器件制備的材料有很多[4]，如鈮酸鋰晶體(LiNbO3)、鉭酸鋰晶體(LiTaO3)、鈮酸鉀晶體(KNbO3)、磷酸氧鈦鉀(KTiOP O3)，即(KTP)以及它的同族晶體，也有使用聚合物、光纖等制備準(zhǔn)相位匹配器件。目前，瑞典、以色列等國家已經(jīng)掌握了比較成熟的周期極化KTP，即PPKTP的高壓電場極化反轉(zhuǎn)工藝，并為國際上大多數(shù)的準(zhǔn)相位匹配技術(shù)研究機(jī)構(gòu)提供產(chǎn)品。當(dāng)用長度7mm～8mm的KTP晶體，對(duì)于多模兆瓦級(jí)YAG激光器，其倍頻效率可達(dá)30%，對(duì)TEMOO單橫模激光器，倍頻效率可高達(dá)60%。據(jù)報(bào)道，瑞典皇家工學(xué)院制備的PPKTP最高倍頻效率已經(jīng)達(dá)到66%。我國擁有KTP晶體生產(chǎn)的優(yōu)勢，自主研制和生產(chǎn)PPKTP器件在知識(shí)產(chǎn)權(quán)和經(jīng)濟(jì)效益方面都有很高的社會(huì)價(jià)值。例如，用光纖激光器輸出的1064nm基頻光泵浦PPKTP倍頻晶體，改進(jìn)了光學(xué)系統(tǒng)可以使PPKTP倍頻效率提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。近些年國內(nèi)關(guān)于光纖激光器倍頻技術(shù)的研究如火如荼，山西大學(xué)、中國科學(xué)院上海光機(jī)所、天津大學(xué)等一些科研院相繼都做了一些關(guān)于各種倍頻晶體的實(shí)驗(yàn)研究，其中包括PPLN、PPKTP、PPLT等晶體，并獲得了一些寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。其應(yīng)用較為廣泛，通過倍頻可以輸出綠光及其可見光等不同波長的光。雙包層光纖激光器輸出中心波長為1064nm，重復(fù)頻率為20kHz～100kHz連續(xù)可調(diào)，譜線寬度約為6nm，輸出功率為0W～10W可調(diào)，光束直徑約為10mm。采用PPLN對(duì)摻Y(jié)b雙包層光纖激光器的準(zhǔn)連續(xù)輸出進(jìn)行倍頻。實(shí)驗(yàn)流程如圖2所示。如果將抽運(yùn)源選為寬帶多縱模輸出的種子注入摻Y(jié)b雙包層光纖脈沖放大器，繼續(xù)利用PPLN倍頻晶體進(jìn)行倍頻實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)流程圖如圖21所示。此外，沒有鍍膜的晶體端面不僅影響諧波能量的透過率，而且會(huì)形成參數(shù)振蕩，導(dǎo)致諧波頻率下轉(zhuǎn)換，影響諧波的輸出功率，所以在實(shí)驗(yàn)中采用了鍍有增透膜的周期性極化晶體，避免了這種現(xiàn)象的出現(xiàn)。在該實(shí)驗(yàn)中，晶體溫度控制在70℃。實(shí)驗(yàn)流程圖如圖21所示。用高壓電場極化LiNbO晶體制成的周期極化鈮酸鋰(PPLN)可以實(shí)現(xiàn)全光頻率變換，如倍頻(SHG)、和頻(SFG)、差頻(DFG)、參量振蕩(OPO)和參量放大(OPA)等，但PPLN的某些內(nèi)在性質(zhì)卻限制了這種材料在短波長和高功率上的應(yīng)用。在國內(nèi)，利用離子交換法來降低磷酸氧鈦鉀(KTP)的電導(dǎo)率，用高壓電場極化反轉(zhuǎn)成功地獲得了體積為4mm6mm1mm，周期為A＝(PPKTP)晶體。這是2004年國內(nèi)自制PPKTP－SHG器件得到的最高轉(zhuǎn)換效率。圖22 PPKTP器件SHG轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)流程圖在圖22中，PPKTP為倍頻晶體；Prism為分光棱鏡；ff2為
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