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腔内倍频拉曼激光器以及相干反斯托克斯共线相位匹配的理论研究

作　者: 王朋朋
导　师: 丁双红
学　校: 烟台大学
专　业: 光学
关键词: 固体拉曼激光器腔内倍频速率方程拉曼晶体相干反斯托克斯拉曼共振四波混频共线相位匹配
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

以晶体作为拉曼介质的固体拉曼激光器以其优良的特性被广泛的应用于各领域。黄光在激光医疗、光谱学、信息存储、雷达等领域有广泛的应用,产生黄光波段的激光比其它的可见光困难,近年来通过内腔式晶体拉曼激光器的腔内倍频来产生黄光输出,成为产生黄光波段激光输出的有效途径。本论文在内腔式固体拉曼激光器的速率方程理论基础上,考虑激光及反转粒子数密度的横向分布,建立了主动调Q腔内倍频拉曼激光器的归一化速率方程理论模型,建立了内腔式被动调Q腔内倍频拉曼激光器归一化速率方程理论模型。根据实验数据估算了归一化速率方程中各综合参量的取值范围,数值求解了主动调Q和被动调Q归一化速率方程,分析和讨论了各参量变化对激光器性能的影响。由所得的曲线和相应公式估算了主动调Q腔内倍频黄光拉曼激光器输出黄光脉冲参数,并与实验结果比较,验证了此理论模型能够描述此类拉曼激光器的特性,可以辅助此类激光器的设计与优化。本论文首次对拉曼晶体中相干反斯托克斯拉曼散射的共线相位匹配进行了研究。相干反斯托克斯拉曼散射可以实现频率上转换,进一步扩展相干光光谱范围,产生具有重要应用价值的相干光,现有文献中报道的实验大多是利用气体拉曼介质,并且获得的相干反斯托克斯光光束质量和方向性都很差。目前利用拉曼晶体获得相干反斯托克斯光输出的研究相对较少。利用拉曼晶体的各向异性进行相干反斯托克斯拉曼散射的共线相位匹配,可有效地提高相干反斯托克斯光的转换效率,是固体拉曼激光器一个潜在的研究热点。本论文详细介绍了YVO4、GdVO4、SrWO4、BaWO4等拉曼晶体特性,计算了不同偏振配置下各种拉曼晶体共线相位匹配角。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 腔内倍频固体拉曼激光器的发展及研究现状  8-11
  1.2 相干反斯托克斯拉曼激光器的研究现状  11-12
  1.3 本论文的主要研究内容  12-14
2 主动调Q腔内倍频黄光拉曼激光器的理论研究  14-36
  2.1 主动调Q腔内倍频拉曼激光器的理论研究  14-19
    2.1.1 倍频产生的非线性损耗  14-15
    2.1.2 速率方程  15-18
    2.1.3 倍频光脉冲特性参量  18-19
  2.2 主动调Q腔内倍频拉曼激光的数值计算与分析  19-26
  2.3 主动调Q腔内倍频黄光拉曼激光器的数值计算与分析  26-34
    2.3.1 主动调Q腔内倍频黄光拉曼激光器的发展及研究现状  26-27
    2.3.2 各综合参量的取值  27
    2.3.3 分析各综合参量对黄光激光输出特性的影响  27-32
    2.3.4 归一化初始反转粒子数密度  32-33
    2.3.5 理论结果与实验相比较  33-34
  2.4 小结  34-36
3 被动调Q腔内倍频拉曼激光器的理论研究  36-49
  3.1 被动调Q腔内倍频拉曼激光器的简介及研究现状  36
  3.2 被动调Q腔内倍频拉曼激光器的理论推导  36-41
    3.2.1 速率方程  37-40
    3.2.2 脉冲特性参量  40-41
  3.3 数值计算与分析  41-48
  3.4 小结  48-49
4 相干反斯托克斯拉曼散射的相位匹配  49-59
  4.1 非线性光学相位匹配  49-52
    4.1.1 相位匹配  49-50
    4.1.2 晶体中的相位匹配  50-51
    4.1.3 三阶混频  51-52
  4.2 常见拉曼晶体的特性  52-53
  4.3 相干反斯托克斯拉曼散射共线相位匹配角的计算  53-58
    4.3.1 YVO_4晶体共线相位匹配角的计算  53-56
    4.3.2 GdVO_4、BaWO_4、SrWO_4拉曼晶体的共线相位匹配角的计算  56-58
  4.4 小结  58-59
5 总结与展望  59-61
  5.1 总结  59-60
  5.2 展望  60-61
参考文献  61-66
致谢  66-67
附录:攻读硕士学位期间发表的论文  67-68

腔内倍频拉曼激光器以及相干反斯托克斯共线相位匹配的理论研究

内容摘要

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