【摘 要】
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波长位于3-5μm区间内的激光具有非常重要的研究价值,例如军事对抗,激光雷达,光谱分析,激光通信等。近年来,中红外双波长激光器在激光技术研究领域引起了广泛关注。多重准相位匹配光参量振荡器（MOPO,Multi Optical Parametric Oscillator）是实现同光谱区域激光多波长同步可调谐的有效途径,不仅延展了多波长激光的光谱覆盖范围,还拓宽了光学参量振荡器的应用范围。本论文对内腔
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波长位于3-5μm区间内的激光具有非常重要的研究价值,例如军事对抗,激光雷达,光谱分析,激光通信等。近年来,中红外双波长激光器在激光技术研究领域引起了广泛关注。多重准相位匹配光参量振荡器（MOPO,Multi Optical Parametric Oscillator）是实现同光谱区域激光多波长同步可调谐的有效途径,不仅延展了多波长激光的光谱覆盖范围,还拓宽了光学参量振荡器的应用范围。本论文对内腔准连续泵浦MOPO进行了实验研究,其内容归纳总结如下:理论方面分析了多重准相位匹配技术和光参量振荡技术的工作原理并设计了MgO:APLN晶体的非周期形式极化结构,在单块晶体内形成两个倒格矢,实现1.57μm、3.3μm和1.47μm、3.84μm两对参量光的输出。建立了脉冲泵浦模式多光参量振荡能量转换模型,明确了多光参量振荡腔的五波转换关系。结合ABCD矩阵模拟了基频光光斑与参量光光斑的分布情况,优化了基频光光斑与参量光光斑的匹配模式,选取了腔镜曲率、腔型尺寸等重要参数的最优取值范围。模拟了脉冲泵浦MOPO的参量光输出过程,通过选取重频与信号光透过率可以对MOPO腔内的增益竞争和逆转换问题进行抑制和调控,确定了实验搭建的最佳参数,为实验平台的搭建提供理论支撑。实验方面基于理论模拟,开展了高重频1064nm基频光实验,在40k Hz的重复频率下,808nm泵浦光功率为43.84W时得到了最高20.11W,脉宽为19.73ns的1064nm基频光输出,转换效率为45.87%。随后搭建了内腔准连续泵浦MgO:APLN多光参量振荡器实验,通过选择信号光的透过率和优化重频,控制了逆转换现象发生,最终得到了3.3μm的最高输出功率为1.42W,3.84μm的最高输出功率为2.46W,脉宽分别对应为11.33ns和13.17ns,3.3μm和3.84μm混合输出功率为3.86W;此时,泵浦光与3.3μm参量光的转换效率为3.23%,泵浦光与3.84μm参量光转换效率为5.61%,泵浦光与3.3μm和3.84μm混合参量光转换效率为8.80%,实验结果与理论模拟基本吻合。
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