高功率窄譜寬中紅外光參量振蕩技術(shù)研究.pdf

1、窄譜寬高功率中紅外激光在科研，民用，軍事領(lǐng)域有著重大應(yīng)用價(jià)值。本文圍繞光參量振蕩與放大技術(shù)首先進(jìn)行了窄譜寬高功率泵浦源的實(shí)驗(yàn)研究，利用動(dòng)態(tài)穩(wěn)定腔理論、使用側(cè)面泵浦激光模塊搭建了激光振蕩器，獲得了28W的激光振蕩級(jí)輸出，光束質(zhì)量M2＜1.3，輸出光譜寬度不超過(guò)0.05 nm，并利用聲光調(diào)Q技術(shù)獲得重頻10 kHz，輸出功率26W，輸出光束質(zhì)量基本不變的100 ns脈沖激光輸出。對(duì)波前光束球差補(bǔ)償技術(shù)做了簡(jiǎn)單介紹，并根據(jù)該理論以側(cè)面泵浦激光

2、器為振蕩級(jí)，構(gòu)建了兩級(jí)側(cè)面泵浦放大MOPA系統(tǒng)，在驗(yàn)證了波前光束球差補(bǔ)償理論的同時(shí)有效控制了放大后的光束質(zhì)量，獲得90W以上光束質(zhì)量M2＜1.4，脈沖特性基本不變的激光輸出。接著從三波混頻方程出發(fā)，對(duì)信號(hào)光單諧振諧振腔諧的諧振條件、閾值、轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行了分析。理論研究表明參與諧振參量光的頻率必須和諧振腔的兩個(gè)縱模相等，單諧振器的閾值和諧振腔長(zhǎng)度、泵浦激光光斑大小，有效非線性耦合系數(shù)，腔內(nèi)損耗等條件息息相關(guān)，降低OPO閾值的有效手段包括使用

3、具有較高的非線性耦合系數(shù)的非線性晶體;增加泵浦光直徑;泵浦光雙通乃至多通;減小諧振腔腔長(zhǎng);增加輸出鏡對(duì)信號(hào)光的反射率以及減少晶體吸收;使用長(zhǎng)泵浦脈沖等手段。研究了泵浦和反射鏡對(duì)信號(hào)光最佳反射率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。簡(jiǎn)單介紹了OPA的理論模型。之后通過(guò)對(duì)OPO獲得窄譜寬中紅外的種子光進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。獲得了OPO溫度調(diào)諧曲線。通過(guò)對(duì)泵浦增益和線寬的研究確定泵浦光直徑為0.7 mm獲得了閑頻光輸出功率0.7W，譜線寬度小于1.12 nm，光束質(zhì)量因子M

4、2在水平和垂直方向分別為2.17，2.26的中紅外激光輸出。與此同時(shí)還研究了連續(xù)波中紅外光參量振蕩器，獲得了8W以上連續(xù)波中紅外激光輸出，轉(zhuǎn)換效率約為20％，輸出線寬小于1.63 nm。將獲得的脈沖中紅外激光輸出作為種子源進(jìn)行功率放大，第一級(jí)獲得輸出功率2.26 W，轉(zhuǎn)換效率15.6％的中紅外激光，信號(hào)光譜線沒(méi)有出現(xiàn)展寬，二級(jí)放大輸出功率提高到6.35 W，轉(zhuǎn)換效率15.7％，信號(hào)光譜線同樣沒(méi)有出現(xiàn)明顯展寬，獲得了實(shí)驗(yàn)預(yù)期，為高功率窄線