光学参量振荡.ppt

Page * 模板来自于 * 模板来自于 * 光学参量振荡 01 光学参量振荡器的发展 02 光学参量振荡器的原理 03 光学参量振荡的互作用方式 04 光学参量振荡器的应用 05 展望 目录 1961年 Franken在光波段观察到二次谐波，实验标志着对非线性光学领域深入研究的开始。 A 1968年Smith及Byer研制成功了连续运转的光参量振荡器。 C 1965 年Wang和Racette首次在实验上观察到了三波非线性过程中的参量增益，同年 Giordmaine 和Miller成功实现了参量振荡，他们所用的非线性材料是铌酸锂，由调Q激光器的倍频530nm光泵浦。之后不久，俄罗斯莫斯科国立大学的Akhmanov演示了KDP光参量振荡器由调Q钕玻璃激光器泵浦，调谐范围 957.5nm 到 1177.5nm。 B 1970年Smith和Parker及Ammann等人将光学参量振荡器置于激光器谐振腔内，分别研制成功了连续和脉冲的内腔式光学参量振荡器；1971年Yarboraugh和Massey研制了无共振腔的光学参量振荡器。 D 在70年代中期由Chromatix公司生产了第一台商品化的光学参量振荡器。 E 光学参量振荡器的发展 把非线性介质放在光学共振腔内，让泵浦光波、信号光波及空闲光波多次往返通过非线性介质，当信号光波和空闲光波由于参量放大得到的增益大于它们在共振腔内的损耗时，便在共振腔内形成激光振荡，这就是光学参量振荡器。 光学参量振荡器基本原理 对BBO晶体采用Ⅰ类相位匹配，晶体尺寸为7.5x9.5xl4mm，切割角为θ=28o。 M2、M3：谐振腔；M1：耦合镜；M4、M5：双色镜。 光学参量振荡器种类 运转 脉冲、连续 工作方式 单模、多模 泵浦源 固体、气体、染料、准分子、半导体、光纤等激光器以及二极管直接泵浦 输出激光脉冲宽度 长脉冲，几个纳秒到皮秒，甚至进入飞秒量级 共振 单共振、双共振 腔型 从直腔发展为三镜、四镜、多镜折叠环形腔结构 相位匹配 Ⅰ类：临界匹配；Ⅱ类非临界匹配 光学参量放大器与光参量振荡器的比较 光参量放大器 光参量振荡器 定义 一束强泵浦光 和一束弱的信号光 一起入射非线性晶体，弱的信号光 被放大，同时产生一束新光波 ，使 成立。 将非线性晶体放入谐振腔中，一束泵浦光 入射，同时产生两束新光波 和 ， 成立（相应的谐振腔和晶体统称为光学参量振荡器）。 作用范围 是将弱信号光通过泵浦光放大输出的过程，其实质是一个差频产生的三波混频过程 通过参量散射或荧光引起的噪声光子的放大产生的。不需要输入信号光，只要用泵浦光照射非线性光学晶体。 产生原理 仅对信号光放大的器件 利用非线性晶体混频特性来实现频率变换的器件（其中有一个或两个光波具有振荡特性） 光学参量振荡的互作用方式 单共振光学参量振荡器：光学参量振荡器对信号频率或空闲频率其中一个频率共振。 图5.1 单谐振光学参量振荡器 单谐振光学参量振荡器的反射镜与腔体的设计容易、转换效率较好，泵浦光通过非线性晶体，所产生的信号光与空闲光就会在泵浦光的方向得到增强，输出比较稳定，但是阈值较高，只能用脉冲激光器做泵浦源。 单共振光学参量振荡器 双共振光学参量振荡器：光学参量振荡器同时对信号频率和空闲频率共振。 图5.3 双谐振光学参量振荡器 在双谐振条件下，信号光和空闲光同时在光学腔内谐振，因而明显降低了阈值。但是此腔型受腔长、温度及机械原因的影响很大；而且输出光的振幅和频率不稳定，使输出激光的稳定性很差。可用连续和脉冲激光去作为泵浦源，双谐振振荡器结构多用于连续光学参量振荡器系统。 双共振光学参量振荡器 总结： 单共振光参量振荡器因为只有信号波或者是空闲波腔内振荡，没有不同波长的激光模式竞争，因而功率和输出的稳定性好于双共振光参量振荡，成为光学参量振荡器普遍采用的工作方式，而且单共振光参量振荡器阈值比双共振光参量振荡高。 泵浦光除了采用单程泵浦和双程泵浦外，还可以采用环形腔结构。环形腔光学参量振荡器能更进一步降低激光阈值，提高转化效率。 光学参量振荡器的应用 其一，是控制激光器输出的辐照量，对于任何波长的激光器，只要其输出不超过最大允许照量，就可以保证人眼的安全,但必然要以牺牲激光器的作用距离为代价。 其二，就是选择人眼安全波长。上世纪80年代中期至今，1.54μm-1.57μm人眼安全激光技术得到了迅速地发展。 人眼安全问题的解决有两个途径： 实现人眼安全激光的途径主要有三种：受激喇曼频移、光参量振荡、新材料固体激光技术。 实现人眼安全激光的途径比较 M1：1.