【摘 要】
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连续波3～5μm的中红外激光在痕量气体检测、工业过程控制、医学诊断等多方面具有广泛的应用。目前,基于准相位匹配的差频产生技术是产生该波段激光的首选方案,而如何研制这类
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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连续波3～5μm的中红外激光在痕量气体检测、工业过程控制、医学诊断等多方面具有广泛的应用。目前,基于准相位匹配的差频产生技术是产生该波段激光的首选方案,而如何研制这类小型化宽调谐的中红外差频激光系统是当前的重点。利用光纤激光器作为基频光源、采用分段调谐的思想,本文研制了小型化宽调谐的光纤型中红外差频光源系统的样机,并进行了实验测试。本文的具体工作如下:
本论文首先对中红外差频产生技术的研究现状和发展方向做了调研,在此基础上,提出了本文的研究方向:小型化、宽调谐。接着,对差频产生和准相位匹配原理做了研究:由非线性光学频率转换提出差频产生,然后由麦克斯韦方程组出发,推导出差频过程的三波耦合波方程,推导出差频过程的输出功率表达式。随后,本文分析了掺铒和掺镱光纤激光器小型化和宽带宽的优势,从而给出了以3个不同工作波段的YDFL作为泵浦源,3个不同工作波段的EDFL作为信号源,并通过光开关实现各波段间的快速切换,设计了小型化宽调谐的光纤型中红外差频光源系统样机的研制方案。对光纤激光器及放大器、光路切换、光偏振控制、耦合系统和差频系统,及其涉及到的关键器件的电路控制进行了详细研究,完成了系统样机的研制工作,样机尺寸仅为440×290×500 mm3,具备小型化的特点。最后,对样机进行实验测试,结果表明,利用1535～1600nm的信号光源、1050～1110nm的泵浦光源,本样机能够实现3054.5～4009.1nm的宽调谐,即调谐宽度达945nm:同时本文还对样机的偏振特性和宽带宽特性进行了研究。
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